JP2015167061A - semiconductor device - Google Patents

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雄祐 坂本
吉田 健二
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To read information stored in an anti-fuse element with high sensitivity.SOLUTION: A semiconductor device includes: a determination circuit 133 for generating a determination signal AFBLB on the basis of the potential of a sense node AFBL; a current control circuit 131 connected between the wiring of an internal potential VPERI and the sense node, to which the determination signal AFBLB is supplied; a current control circuit 132 connected between the wiring of a ground potential VSS and the sense node AFBL, to which the determination signal AFBLB is supplied; an anti-fuse element AF connected between the power supply wiring VBBSV and the sense node AFBL; and a rectifier circuit 140 for rectifying currents flowing through the anti-fuse element AF. Thus, it is possible to increase a voltage being applied between both ends of the anti-fuse element without increasing a power supply voltage in a sense circuit. Therefore, it is possible to improve reading sensitivity.

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、アンチヒューズ素子を備える半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including an antifuse element.

DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの半導体装置において、不良のあるメモリセルは、冗長メモリセルに置換され、これによって当該不良のあるメモリセルが救済される。不良のあるメモリセルのアドレスは、製造段階においてアンチヒューズ素子などの不揮発性記憶素子にプログラミングされる(特許文献1参照)。   In a semiconductor device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), a defective memory cell is replaced with a redundant memory cell, whereby the defective memory cell is relieved. The address of the defective memory cell is programmed in a nonvolatile memory element such as an antifuse element in the manufacturing stage (see Patent Document 1).

この不揮発性記憶素子としては、例えば、ヒューズ回路、ヒューズ素子、アンチヒューズ素子がある。特に、アンチヒューズ素子は、初期状態において両端間が絶縁されており、両端間に高電圧を印加することによって絶縁破壊すれば導通状態に遷移する。そして、絶縁破壊した後は、導通状態から絶縁状態に戻すことはできないため、不可逆的かつ不揮発的な情報の記憶が可能となる。   Examples of the nonvolatile memory element include a fuse circuit, a fuse element, and an antifuse element. In particular, the anti-fuse element is insulated between both ends in the initial state, and transitions to a conductive state if dielectric breakdown is caused by applying a high voltage between both ends. And after dielectric breakdown, since it cannot return from a conduction | electrical_connection state to an insulation state, memory | storage of irreversible and non-volatile information is attained.

ここで、絶縁破壊した後におけるアンチヒューズ素子の抵抗値は必ずしも一定ではなく、大きなばらつきを有していることが知られている。つまり、絶縁破壊によって抵抗値が十分に低くなる場合もあれば、絶縁破壊されても抵抗値が比較的高いままとなる場合もある。このため、アンチヒューズ素子に記憶された情報を読み出すセンス回路は、このような抵抗値のばらつきが存在する場合であっても、絶縁破壊されているか否かを正しく判定できるよう、高感度な回路構成を採る必要がある。   Here, it is known that the resistance value of the antifuse element after dielectric breakdown is not necessarily constant and has a large variation. That is, the resistance value may be sufficiently low due to dielectric breakdown, or the resistance value may remain relatively high even after dielectric breakdown. For this reason, the sense circuit that reads out information stored in the antifuse element is a highly sensitive circuit so that it can correctly determine whether or not the breakdown is present even when there is such a variation in resistance value. It is necessary to adopt a configuration.

特開2007−80302号公報JP 2007-80302 A

アンチヒューズ素子に記憶された情報を高感度に読み出すためには、読み出し時においてアンチヒューズ素子の両端間に印加される電圧を高めることが有効であると考えられる。しかしながら、アンチヒューズ素子の両端間に印加される電圧を単純に高めるだけでは、その分、センス回路におけるリーク電流も増大するため、必ずしも読み出し感度を十分に高めることはできなかった。   In order to read out the information stored in the antifuse element with high sensitivity, it is considered effective to increase the voltage applied across the antifuse element during reading. However, simply increasing the voltage applied across the antifuse element simply increases the leakage current in the sense circuit, and thus the read sensitivity cannot always be increased sufficiently.

本発明の一側面による半導体装置は、それぞれ第1乃至第3の電位が供給される第1乃至第3の電源配線と、センスノードの電位に基づいて判定信号を生成する判定回路と、前記第1の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、前記判定信号に基づいて導通状態が制御される第1の電流制御回路と、前記第2の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、前記判定信号に基づいて導通状態が制御される第2の電流制御回路と、前記第3の電源配線と前記センスノードとの間に接続されたアンチヒューズ素子と、前記アンチヒューズ素子を介して流れる電流を整流する整流回路と、を備えることを特徴とする。   A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes first to third power supply lines to which first to third potentials are supplied, a determination circuit that generates a determination signal based on the potential of a sense node, and the first A first current control circuit which is connected between one power supply wiring and the sense node and whose conduction state is controlled based on the determination signal; and is connected between the second power supply wiring and the sense node. A second current control circuit whose conduction state is controlled based on the determination signal, an antifuse element connected between the third power supply wiring and the sense node, and via the antifuse element And a rectifier circuit that rectifies the flowing current.

本発明の他の側面による半導体装置は、それぞれ第1乃至第3の電位が供給される第1乃至第3の電源配線と、センスノードの電位に基づいて判定信号を生成する判定回路と、前記第1の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、ゲート電極に前記判定信号が供給される第1導電型の第1トランジスタと、前記第2の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、ゲート電極に前記判定信号が供給される第2導電型の第2トランジスタと、前記第3の電源配線と前記センスノードとの間に接続されたアンチヒューズ素子と、前記アンチヒューズ素子に直列に接続された前記第1導電型の第3トランジスタと、を備え、前記第1の電位と前記第3の電位の電位差は、前記第1の電位と前記第2の電位の電位差よりも大きいことを特徴とする。   A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes first to third power supply wirings to which first to third potentials are supplied, a determination circuit that generates a determination signal based on a potential of a sense node, A first conductive type first transistor connected between a first power supply line and the sense node and supplied with the determination signal to a gate electrode, and between the second power supply line and the sense node. A second transistor of a second conductivity type connected to the gate electrode and supplied with the determination signal; an antifuse element connected between the third power supply line and the sense node; and the antifuse element A third transistor of the first conductivity type connected in series, wherein a potential difference between the first potential and the third potential is larger than a potential difference between the first potential and the second potential. With features That.

本発明によれば、センス回路内の電源電圧を高めることなく、アンチヒューズ素子の両端間にかかる電圧が高められることから、読み出し感度が向上する。しかも、アンチヒューズ素子の抵抗値が低い場合であっても、アンチヒューズ素子への電流の逆流も防止されるため、意図しない電流の発生を防止することもできる。   According to the present invention, since the voltage applied across the antifuse element can be increased without increasing the power supply voltage in the sense circuit, the read sensitivity is improved. In addition, even if the resistance value of the antifuse element is low, the backflow of current to the antifuse element is prevented, so that unintended current generation can be prevented.

本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor device 10 according to a preferred embodiment of the present invention. 第1の実施形態によるアンチヒューズ回路51a,52a及びポンプ回路100の構成を説明するためのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram for explaining a configuration of antifuse circuits 51a and 52a and a pump circuit 100 according to the first embodiment. 第1の実施形態によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130及び整流回路140の回路図である。2 is a circuit diagram of a load circuit 110, a connect circuit 120, a sense circuit 130, and a rectifier circuit 140 according to the first embodiment. FIG. 第1の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment. 第1の実施形態の変形例によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130及び整流回路140の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a load circuit 110, a connect circuit 120, a sense circuit 130, and a rectifier circuit 140 according to a modification of the first embodiment. 第2の実施形態によるアンチヒューズ回路51a,52a及びポンプ回路100の構成を説明するためのブロック図である。FIG. 5 is a block diagram for explaining a configuration of antifuse circuits 51a and 52a and a pump circuit 100 according to a second embodiment. 第2の実施形態によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130、整流回路140及びベリファイビット選択回路160の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a load circuit 110, a connect circuit 120, a sense circuit 130, a rectifier circuit 140, and a verify bit selection circuit 160 according to a second embodiment. 第2の実施形態の変形例によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130、整流回路140及びベリファイビット選択回路160の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a load circuit 110, a connect circuit 120, a sense circuit 130, a rectifier circuit 140, and a verify bit selection circuit 160 according to a modification of the second embodiment. 第2の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。It is a timing diagram for demonstrating operation | movement of 2nd Embodiment. 第3の実施形態によるアンチヒューズ回路51a,52a及びポンプ回路100の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the antifuse circuits 51a and 52a and the pump circuit 100 by 3rd Embodiment. アンチヒューズアレイ170の回路図である。3 is a circuit diagram of an antifuse array 170. FIG. ドライバ回路191の回路図である。3 is a circuit diagram of a driver circuit 191. FIG. 第3の実施形態におけるロード回路110の回路図である。It is a circuit diagram of the load circuit 110 in 3rd Embodiment. 第3の実施形態におけるコネクト回路120の回路図である。It is a circuit diagram of the connection circuit 120 in 3rd Embodiment. 第3の実施形態におけるセンス回路130の回路図である。It is a circuit diagram of the sense circuit 130 in 3rd Embodiment. 第3の実施形態における整流回路140の回路図である。It is a circuit diagram of the rectifier circuit 140 in 3rd Embodiment. ラッチブロック180の回路図である。3 is a circuit diagram of a latch block 180. FIG. ラッチ回路200の回路図である。2 is a circuit diagram of a latch circuit 200. FIG. 第3の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。It is a timing diagram for demonstrating operation | movement of 3rd Embodiment.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好ましい第1乃至第3の各実施形態による半導体装置10の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor device 10 according to each of the first to third preferred embodiments of the present invention.

半導体装置10は、DDR4(Double Data Rate 4)型のシンクロナスDRAMであり、外部端子として、クロック端子11a,11b、コマンド端子12a〜12d、アドレス端子13、データ入出力端子14及び電源端子15v,15sを少なくとも備える。   The semiconductor device 10 is a DDR4 (Double Data Rate 4) type synchronous DRAM. As external terminals, clock terminals 11a and 11b, command terminals 12a to 12d, an address terminal 13, a data input / output terminal 14 and a power supply terminal 15v, 15s at least.

クロック端子11a,11bは、相補の外部クロック信号CK,CKBがそれぞれ供給される。外部クロック信号CK,CKBは、内部クロック生成回路21に供給される。内部クロック生成回路21は内部クロック信号ICLKを生成し、これをDLL回路22や各種内部回路に供給する役割を果たす。DLL回路22は、内部クロック信号ICLKを受けて出力用の内部クロック信号LCLKを生成し、これをデータ入出力回路80に供給する。   Complementary external clock signals CK and CKB are supplied to the clock terminals 11a and 11b, respectively. The external clock signals CK and CKB are supplied to the internal clock generation circuit 21. The internal clock generation circuit 21 generates an internal clock signal ICLK and supplies it to the DLL circuit 22 and various internal circuits. The DLL circuit 22 receives the internal clock signal ICLK, generates an internal clock signal LCLK for output, and supplies it to the data input / output circuit 80.

コマンド端子12a〜12dは、ロウアドレスストローブ信号RAS、カラムアドレスストローブ信号CAS、ライトイネーブル信号WE及びチップセレクト信号CSなどからなるコマンド信号CMDが供給される。これらのコマンド信号CMDは、コマンドデコーダ31に供給される。コマンドデコーダ31は、内部クロック信号ICLKに同期して、コマンド信号の保持、デコード及びカウントなどを行うことによって、各種内部コマンドICMDを生成する。   The command terminals 12a to 12d are supplied with a command signal CMD including a row address strobe signal RAS, a column address strobe signal CAS, a write enable signal WE, a chip select signal CS, and the like. These command signals CMD are supplied to the command decoder 31. The command decoder 31 generates various internal commands ICMD by holding, decoding, and counting command signals in synchronization with the internal clock signal ICLK.

アドレス端子13は、複数ビットからなるアドレス信号ADDが供給される。アドレス信号ADDはアドレスラッチ回路41に供給され、内部クロック信号ICLKに同期してラッチされる。アドレスラッチ回路41にラッチされたアドレス信号ADDのうち、ロウアドレスXAについてはロウデコーダ51に供給され、カラムアドレスYAについてはカラムデコーダ52に供給される。また、アンチヒューズ素子へのプログラミング時には、冗長アドレスRAが冗長アドレスデコーダ55に供給される。   The address terminal 13 is supplied with an address signal ADD composed of a plurality of bits. Address signal ADD is supplied to address latch circuit 41 and latched in synchronization with internal clock signal ICLK. Of the address signal ADD latched by the address latch circuit 41, the row address XA is supplied to the row decoder 51, and the column address YA is supplied to the column decoder 52. Further, the redundant address RA is supplied to the redundant address decoder 55 when programming the antifuse element.

ロウデコーダ51は、ロウアドレスXAに基づいて、メモリセルアレイ60に含まれるいずれかのワード線WLを選択する。   The row decoder 51 selects one of the word lines WL included in the memory cell array 60 based on the row address XA.

ロウデコーダ51は、アンチヒューズ回路51a及びアドレス比較回路51bを含む。但し、アンチヒューズ回路51aは、ロウデコード内に構成されることに限定されず、チップ内の別異の領域に構成されても良い。   The row decoder 51 includes an antifuse circuit 51a and an address comparison circuit 51b. However, the antifuse circuit 51a is not limited to being configured in the row decode, and may be configured in a different area in the chip.

アンチヒューズ回路51aは、情報を不揮発性的に記憶する不揮発性記憶素子であり、例えば、ヒューズ回路、ヒューズ素子、アンチヒューズ素子で良い。特に、アンチヒューズ回路51aは、不良アドレス等の情報を記憶する。不良のあるワード線WLに対応するロウアドレスXAが入力されると、当該ワード線WLの代わりに冗長ワード線RWLが選択される。これにより、不良のあるメモリセルMCの代わりに冗長メモリセルRMCにアクセスすることができる。   The antifuse circuit 51a is a non-volatile storage element that stores information in a non-volatile manner, and may be, for example, a fuse circuit, a fuse element, or an antifuse element. In particular, the antifuse circuit 51a stores information such as a defective address. When the row address XA corresponding to the defective word line WL is input, the redundant word line RWL is selected instead of the word line WL. As a result, the redundant memory cell RMC can be accessed instead of the defective memory cell MC.

不良のあるワード線WLのロウアドレスXAは、アンチヒューズ回路51aに記憶され、アクセスが要求されたロウアドレスXAとアンチヒューズ回路51aに記憶されたロウアドレスXAは、アドレス比較回路51bによって比較される。アンチヒューズ回路51aの動作は、アンチヒューズ制御回路54及び冗長アドレスデコーダ55によって制御される。   The row address XA of the defective word line WL is stored in the antifuse circuit 51a, and the row address XA requested to be accessed and the row address XA stored in the antifuse circuit 51a are compared by the address comparison circuit 51b. . The operation of the antifuse circuit 51 a is controlled by the antifuse control circuit 54 and the redundant address decoder 55.

メモリセルアレイ60は、交差するワード線WLとビット線BLを備え、メモリセルMCは、その交点に配置される。ビット線BLは、センスアンプ列53内の対応するセンスアンプSAに接続されている。   The memory cell array 60 includes intersecting word lines WL and bit lines BL, and the memory cells MC are arranged at the intersections. The bit line BL is connected to the corresponding sense amplifier SA in the sense amplifier array 53.

カラムデコーダ52は、カラムアドレスYAに基づき、ビット線BLを選択する。   The column decoder 52 selects the bit line BL based on the column address YA.

カラムデコーダ52は、アンチヒューズ回路52a及びアドレス比較回路52bを含む。アンチヒューズ回路52aは、カラムデコード内に構成されることに限定されず、チップ内の別異の領域に構成されても良い。さらに、アンチヒューズ回路51a及び52aは、アレイ状に配置される複数のアンチヒューズで構成されてもよい。   The column decoder 52 includes an antifuse circuit 52a and an address comparison circuit 52b. The antifuse circuit 52a is not limited to being configured in the column decode, but may be configured in a different region in the chip. Further, the antifuse circuits 51a and 52a may be configured by a plurality of antifuses arranged in an array.

アンチヒューズ回路52aは、情報を不揮発性的に記憶する不揮発性記憶素子であり、例えば、ヒューズ回路、ヒューズ素子、アンチヒューズ素子で良い。特に、アンチヒューズ回路52aは、不良アドレス情報等を記憶する。不良のあるビット線BLに対応するカラムアドレスYAが入力されると、当該ビット線BLの代わりに冗長ビット線RBLが選択される。これにより、不良のあるメモリセルMCの代わりに冗長メモリセルRMCにアクセスすることができる。   The anti-fuse circuit 52a is a non-volatile storage element that stores information in a non-volatile manner, and may be, for example, a fuse circuit, a fuse element, or an anti-fuse element. In particular, the antifuse circuit 52a stores defective address information and the like. When the column address YA corresponding to the defective bit line BL is input, the redundant bit line RBL is selected instead of the bit line BL. As a result, the redundant memory cell RMC can be accessed instead of the defective memory cell MC.

不良のあるビット線BLのカラムアドレスYAは、アンチヒューズ回路52aに記憶され、アクセスが要求されたカラムアドレスYAとアンチヒューズ回路52aに記憶されたカラムアドレスYAは、アドレス比較回路52bによって比較される。アンチヒューズ回路52aの動作は、アンチヒューズ制御回路54及び冗長アドレスデコーダ55によって制御される。   The column address YA of the defective bit line BL is stored in the antifuse circuit 52a, and the column address YA requested to be accessed is compared with the column address YA stored in the antifuse circuit 52a by the address comparison circuit 52b. . The operation of the antifuse circuit 52 a is controlled by the antifuse control circuit 54 and the redundant address decoder 55.

カラムデコーダ52によって選択されたビット線BL又は冗長ビット線RBLは、センスアンプSA及びメインI/O配線MIOを介してメインアンプ70に接続される。メインアンプ70は、リード動作時においてはメインI/O配線MIOを介してメモリセルから読み出されたリードデータを増幅してリードライトバスRWBSに供給し、ライト動作時においてはリードライトバスRWBSを介して供給されたライトデータをメインI/O配線MIOに供給する。   The bit line BL or redundant bit line RBL selected by the column decoder 52 is connected to the main amplifier 70 via the sense amplifier SA and the main I / O wiring MIO. The main amplifier 70 amplifies the read data read from the memory cell via the main I / O wiring MIO during the read operation and supplies the read data to the read / write bus RWBS, and the read / write bus RWBS during the write operation. Is supplied to the main I / O wiring MIO.

リードライトバスRWBSはデータ入出力回路80に接続されている。データ入出力回路80は、リードライトバスRWBSを介してパラレルに読み出されたリードデータDQをデータ入出力端子14からシリアルに出力するとともに、データ入出力端子14を介してシリアルに入力されたライトデータDQをリードライトバスRWBSにパラレルに供給する。   The read / write bus RWBS is connected to the data input / output circuit 80. The data input / output circuit 80 serially outputs the read data DQ read in parallel via the read / write bus RWBS from the data input / output terminal 14 and the write input serially input via the data input / output terminal 14. Data DQ is supplied in parallel to the read / write bus RWBS.

電源端子15v,15sは、それぞれ電源電位VDD及び接地電位VSSが供給される。これら電源端子15v,15sは電源回路90に接続されている。電源回路90は、電源電位VDD及び接地電位VSSに基づき、各種の内部電位を生成する。   The power supply terminals 15v and 15s are supplied with the power supply potential VDD and the ground potential VSS, respectively. These power supply terminals 15v and 15s are connected to a power supply circuit 90. The power supply circuit 90 generates various internal potentials based on the power supply potential VDD and the ground potential VSS.

電源回路90が生成する内部電位は、内部電位VPP,VARY,VPERIなどを含む。内部電位VPPは、電源電位VDDを昇圧することによって生成される電位であり、主にロウデコーダ51において用いられる。内部電位VARYは、電源電位VDDを降圧することによって生成される電位であり、主にセンスアンプ列53において用いられる。内部電位VPERIは、電源電位VDDを降圧することによって生成される電位であり、大部分の回路ブロックにおいて電源電位として用いられる。   The internal potential generated by the power supply circuit 90 includes internal potentials VPP, VARY, VPERI, and the like. The internal potential VPP is a potential generated by boosting the power supply potential VDD, and is mainly used in the row decoder 51. The internal potential VARY is a potential generated by stepping down the power supply potential VDD, and is mainly used in the sense amplifier row 53. The internal potential VPERI is a potential generated by stepping down the power supply potential VDD, and is used as a power supply potential in most circuit blocks.

内部電位VPPは、ポンプ回路100にも供給される。ポンプ回路100は、アンチヒューズ回路51a,52aに対するコネクト動作時及びロード動作時に用いる各種電位を生成する回路である。ここで、「コネクト動作」とは、アンチヒューズ素子の両端間に高電圧を印加することによって絶縁破壊するプログラミング動作である。そして、アンチヒューズ素子が絶縁破壊されているか否かは、「ロード動作」によって判定される。   The internal potential VPP is also supplied to the pump circuit 100. The pump circuit 100 is a circuit that generates various potentials used during a connection operation and a load operation with respect to the antifuse circuits 51a and 52a. Here, the “connect operation” is a programming operation in which dielectric breakdown is caused by applying a high voltage across the antifuse element. Whether or not the antifuse element is broken down is determined by a “load operation”.

<第1の実施形態>
図2は、第1の実施形態によるアンチヒューズ回路51a,52a及びポンプ回路100の構成を説明するためのブロック図である。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the antifuse circuits 51a and 52a and the pump circuit 100 according to the first embodiment.

アンチヒューズ回路51a,52aは、図2に示すように、ロード回路110、コネクト回路120、センス回路130及び整流回路140を備える。   As shown in FIG. 2, the antifuse circuits 51 a and 52 a include a load circuit 110, a connect circuit 120, a sense circuit 130, and a rectifier circuit 140.

ロード回路110は、アンチヒューズ素子を含む回路ブロックであり、コネクト動作時及びロード動作時に使用される。コネクト回路120及びセンス回路130は、それぞれコネクト動作時及びロード動作時に使用される。   The load circuit 110 is a circuit block including an antifuse element, and is used during a connect operation and a load operation. The connect circuit 120 and the sense circuit 130 are used during a connect operation and a load operation, respectively.

整流回路140は、センス回路とロード回路110及びコネクト回路との間に接続され、ヒューズ素子を流れる電流を整流する。整流回路140は、ロード動作時において電流の逆流を防止するために用いられる。   The rectifier circuit 140 is connected between the sense circuit, the load circuit 110, and the connect circuit, and rectifies the current flowing through the fuse element. The rectifier circuit 140 is used to prevent reverse current flow during the load operation.

ロード動作は、アンチヒューズ制御回路54から供給されるプリチャージ信号PREB及びロード信号LOADTによって制御される。アンチヒューズ制御回路54は、半導体装置10の初期化時に活性化されるリセット信号RSTBと、コネクト動作のベリファイ動作時に活性化されるベリファイ信号VRFYによって制御される。   The load operation is controlled by a precharge signal PREB and a load signal LOADT supplied from the antifuse control circuit 54. The antifuse control circuit 54 is controlled by a reset signal RSTB that is activated when the semiconductor device 10 is initialized and a verify signal VRFY that is activated when the connect operation is verified.

コネクト動作は、冗長アドレスデコーダ55から供給されるセレクト信号RSET及び冗長アドレスRAによって制御される。冗長アドレスデコーダ55には、コネクト動作時に冗長アドレスRA(不良のあるワード線WL又は不良のあるビット線BLのアドレス)が供給され、これをデコードすることによって、コネクト対象となるアンチヒューズ回路51a,52aに冗長アドレスRAを供給する。   The connect operation is controlled by a select signal RSET and a redundant address RA supplied from the redundant address decoder 55. The redundant address decoder 55 is supplied with a redundant address RA (address of the defective word line WL or defective bit line BL) during the connection operation, and by decoding this, the antifuse circuit 51a, The redundant address RA is supplied to 52a.

センス回路130は、ロード動作時においてアンチヒューズ素子から読み出された情報をセンスするとともに、センスされた情報をラッチすることにより、判定信号である不良アドレス情報AFBLBを生成する。不良アドレス情報AFBLBは、アドレス比較回路51b,52bに供給される。アドレス比較回路51b,52bは、不良アドレス情報AFBLBとロウアドレスXA又はカラムアドレスYAを比較し、両者が不一致(ミスヒット)であればロウアドレスXA又はカラムアドレスYAに基づいてワード線WL又はビット線BLを選択する。一方、不良アドレス情報AFBLBとロウアドレスXA又はカラムアドレスYAが一致(ヒット)すれば、冗長ワード線RWL又は冗長ビット線RBLを選択する。   The sense circuit 130 senses information read from the antifuse element during the load operation and latches the sensed information to generate defective address information AFBLB that is a determination signal. The defective address information AFBLB is supplied to the address comparison circuits 51b and 52b. The address comparison circuits 51b and 52b compare the defective address information AFBLB with the row address XA or the column address YA, and if they do not match (mis-hit), the word line WL or the bit line based on the row address XA or the column address YA. Select BL. On the other hand, if the defective address information AFBLB matches the row address XA or the column address YA (hits), the redundant word line RWL or the redundant bit line RBL is selected.

ポンプ回路100は、ポジティブポンプ101、ネガティブポンプ102,103、電源スイッチ104,105及び基準電位発生回路106を備える。   The pump circuit 100 includes a positive pump 101, negative pumps 102 and 103, power switches 104 and 105, and a reference potential generation circuit 106.

ポジティブポンプ101は、内部電位VPPを用いたポンピング動作によって高電位VPPCを生成する回路である。高電位VPPCは例えば5.0Vである。ポジティブポンプ101によって生成された高電位VPPCは電源スイッチ104に供給される。電源スイッチ104は、プログラム信号PGPTに基づき、高電位VPPC及び電源電位VDDのいずれか一方を電源配線VPPSVに供給する。電源配線VPPSVは、コネクト回路120に接続されている。   The positive pump 101 is a circuit that generates a high potential VPPC by a pumping operation using the internal potential VPP. The high potential VPPC is, for example, 5.0V. The high potential VPPC generated by the positive pump 101 is supplied to the power switch 104. The power switch 104 supplies either the high potential VPPC or the power supply potential VDD to the power supply wiring VPPSV based on the program signal PGPT. The power supply wiring VPPSV is connected to the connect circuit 120.

ネガティブポンプ102,103は、内部電位VPPを用いたポンピング動作によって負電位VBBC,VBBLをそれぞれ生成する回路である。負電位VBBC,VBBLは同電位であり、例えば−1.0Vである。ネガティブポンプ102,103によって生成された負電位VBBC,VBBLは電源スイッチ105に供給される。電源スイッチ105は、プログラム信号PGNTに基づき、負電位VBBC,VBBLのいずれか一方を電源配線VBBSVに供給する。電源配線VBBSVは、ロード回路110に接続されている。1つの例として、電源配線VBBSVは、1アンチヒューズ素子AFが1ビットを記憶する構成において、複数のアンチヒューズ素子AFに共通に接続される構成で良い。   The negative pumps 102 and 103 are circuits that generate negative potentials VBBC and VBBL, respectively, by a pumping operation using the internal potential VPP. The negative potentials VBBC and VBBL are the same potential, for example, −1.0V. Negative potentials VBBC and VBBL generated by the negative pumps 102 and 103 are supplied to the power switch 105. The power switch 105 supplies one of the negative potentials VBBC and VBBL to the power wiring VBBSV based on the program signal PGNT. The power supply wiring VBBSV is connected to the load circuit 110. As an example, the power supply wiring VBBSV may be configured to be commonly connected to a plurality of antifuse elements AF in a configuration in which one antifuse element AF stores one bit.

基準電位発生回路106は、バンドギャップリファレンス電位VBGRに基づいてリファレンス電位VREFを生成する。バンドギャップリファレンス電位VBGRは、プロセスばらつき、温度変化、電圧変化などに依存しない一定電位である。リファレンス電位VREFは、バイアス発生回路150に含まれる差動アンプ151の非反転入力ノード(+)に供給される。差動アンプ151の出力ノードは、抵抗素子152を介して反転入力ノード(−)にフィードバックされている。差動アンプ151の出力ノードから出力されるバイアス電位BIASは、センス回路130に供給される。   The reference potential generation circuit 106 generates a reference potential VREF based on the band gap reference potential VBGR. The band gap reference potential VBGR is a constant potential that does not depend on process variations, temperature changes, voltage changes, and the like. The reference potential VREF is supplied to the non-inverting input node (+) of the differential amplifier 151 included in the bias generation circuit 150. The output node of the differential amplifier 151 is fed back to the inverting input node (−) via the resistance element 152. A bias potential BIAS output from the output node of the differential amplifier 151 is supplied to the sense circuit 130.

図3は、第1の実施形態によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130及び整流回路140の回路図である。   FIG. 3 is a circuit diagram of the load circuit 110, the connect circuit 120, the sense circuit 130, and the rectifier circuit 140 according to the first embodiment.

ロード回路110は、図3に示すように、接続ノードAFNと電源配線VBBSVとの間に接続されたアンチヒューズ素子AFと、接続ノードAFNと接続ノードAFUとの間に挿入されたNチャンネル型MOSトランジスタ111とを備える。センス回路130は、センスノードAFBLを含む。   As shown in FIG. 3, the load circuit 110 includes an anti-fuse element AF connected between the connection node AFN and the power supply wiring VBBSV, and an N-channel type MOS inserted between the connection node AFN and the connection node AFU. A transistor 111. Sense circuit 130 includes a sense node AFBL.

整流回路140は、ロード回路110に含まれるMOSトランジスタ111及びセンス回路130に含まれるセンスノードAFBLの間に接続される。整流回路140は、トランジスタ141を含み、トランジスタ141は、例えば、接続ノードAFU及びノードAFBLの間にソース・ドレイン経路を有し、接地に接続されるゲート電極を有するPMOS型のトランジスタである。また、トランジスタ141は、使用される回路構成に応じて、接続ノードAFU及びノードAFBLの間にソース・ドレイン経路を有するNMOS型のトランジスタで構成される場合も考慮される。   The rectifier circuit 140 is connected between the MOS transistor 111 included in the load circuit 110 and the sense node AFBL included in the sense circuit 130. The rectifier circuit 140 includes a transistor 141. The transistor 141 is, for example, a PMOS transistor having a source / drain path between the connection node AFU and the node AFBL and having a gate electrode connected to the ground. In addition, the case where the transistor 141 includes an NMOS transistor having a source / drain path between the connection node AFU and the node AFBL is considered in accordance with a circuit configuration to be used.

アンチヒューズ素子AFは、初期状態において絶縁されており、コネクト動作によって両端間に高電圧が印加されると絶縁破壊され、導通状態となる。図3に示す回路は、1個のアンチヒューズ素子AFに対応する回路部分であり、したがって、アンチヒューズ素子AFの数だけ、図3に示す回路が半導体装置10内に設けられる。アンチヒューズ素子AFの必要数は、記憶可能な冗長アドレス数×冗長アドレスのビット数である。その他、イネーブルビット用にもアンチヒューズ素子AFが必要となる場合がある。   The anti-fuse element AF is insulated in the initial state, and when a high voltage is applied between both ends by the connecting operation, the dielectric breakdown is caused and the conductive state is brought into conduction. The circuit shown in FIG. 3 is a circuit portion corresponding to one antifuse element AF. Therefore, the circuits shown in FIG. 3 are provided in the semiconductor device 10 by the number of antifuse elements AF. The required number of antifuse elements AF is the number of storable redundant addresses × the number of bits of redundant addresses. In addition, the anti-fuse element AF may be required for the enable bit.

トランジスタ111は、アンチヒューズ素子AFと接続ノードAFUとの接続を制御するためのスイッチであり、そのゲート電極にはロード信号LOADTが供給される。また、トランジスタ111の基板は電源配線VBBSVに接続されている。   The transistor 111 is a switch for controlling the connection between the antifuse element AF and the connection node AFU, and a load signal LOADT is supplied to the gate electrode. The substrate of the transistor 111 is connected to the power supply wiring VBBSV.

ロード信号LOADTは、ロード動作時においてハイレベルに活性化する信号である。ロード動作時には、アンチヒューズ素子AFを介して接続ノードAFUが電源配線VBBSVに接続される。接続ノードAFUは、Pチャンネル型MOSトランジスタ141からなる整流回路140を介して、センス回路130内のセンスノードAFBLに接続される。トランジスタ141のゲート電極は、接地電位VSSに固定され、接続ノードAFUが負電位となってもセンスノードAFBLが負電位となることはない。   The load signal LOADT is a signal that is activated to a high level during the load operation. During the load operation, the connection node AFU is connected to the power supply wiring VBBSV via the antifuse element AF. The connection node AFU is connected to a sense node AFBL in the sense circuit 130 through a rectifier circuit 140 including a P-channel MOS transistor 141. The gate electrode of the transistor 141 is fixed to the ground potential VSS, and the sense node AFBL does not become a negative potential even when the connection node AFU becomes a negative potential.

コネクト回路120は、電源配線VPPSVと接続ノードAFNとの間に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ121を備える。トランジスタ121のゲート電極は、セレクト信号RSET及び冗長アドレスRAの対応するビットを受けるNANDゲート回路122の出力信号を受ける。セレクト信号RSETは、冗長アドレスごとに割り当てられる信号であり、記憶可能な冗長アドレス数がM+1個存在する場合には、M+1ビットのセレクト信号RSETが用いられる。所定のセレクト信号RSETに対応したコネクト動作時において、冗長アドレスRAの対応するビットの論理レベルがハイレベルであれば、アンチヒューズ素子AFが電源配線VPPSVに接続される。   The connect circuit 120 includes a P-channel MOS transistor 121 connected between the power supply line VPPSV and the connection node AFN. The gate electrode of transistor 121 receives the output signal of NAND gate circuit 122 that receives select signal RSET and the corresponding bit of redundant address RA. The select signal RSET is a signal assigned for each redundant address. When there are M + 1 redundant addresses that can be stored, the M + 1 bit select signal RSET is used. In the connect operation corresponding to the predetermined select signal RSET, if the logical level of the bit corresponding to the redundant address RA is high, the antifuse element AF is connected to the power supply wiring VPPSV.

センス回路130は、Pチャンネル型MOSトランジスタ131及びNチャンネル型MOSトランジスタ132からなるインバータ回路と、判定回路であるインバータ回路133が循環接続されたラッチ回路を備える。インバータ回路133の入力ノードは、センスノードAFBLに接続される。トランジスタ131のソースは、内部電位VPERIが供給され、トランジスタ132のソースは、接地電位VSSが供給される。内部電位VPERIは、例えば1.0Vである。インバータ回路133の動作電源についても、内部電位VPERI及び接地電位VSS間の電圧(1.0V)が用いられる。   The sense circuit 130 includes a latch circuit in which an inverter circuit composed of a P-channel MOS transistor 131 and an N-channel MOS transistor 132 and an inverter circuit 133 that is a determination circuit are connected in a circulating manner. An input node of inverter circuit 133 is connected to sense node AFBL. The source of the transistor 131 is supplied with the internal potential VPERI, and the source of the transistor 132 is supplied with the ground potential VSS. The internal potential VPERI is, for example, 1.0V. A voltage (1.0 V) between the internal potential VPERI and the ground potential VSS is also used for the operation power supply of the inverter circuit 133.

Pチャンネル型のバイアストランジスタ134は、トランジスタ131とセンスノードAFBLとの間に接続される。バイアストランジスタ134のゲート電極は、バイアス電位BIASを受け、トランジスタ131,134からなる電流制御回路は、バイアス電位BIASに応じてセンスノードAFBLに流れるセンス電流の電流量を制御する。   The P-channel type bias transistor 134 is connected between the transistor 131 and the sense node AFBL. The gate electrode of the bias transistor 134 receives the bias potential BIAS, and the current control circuit including the transistors 131 and 134 controls the amount of the sense current flowing through the sense node AFBL according to the bias potential BIAS.

Pチャンネル型のプリチャージトランジスタ135は、内部電位VPERIが供給される電源配線とセンスノードAFBLとの間に接続される。プリチャージトランジスタ135のゲート電極は、プリチャージ信号PREBを受ける。プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化すると、センスノードAFBLは、VPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。   The P-channel type precharge transistor 135 is connected between the power supply line to which the internal potential VPERI is supplied and the sense node AFBL. The gate electrode of precharge transistor 135 receives precharge signal PREB. When the precharge signal PREB is activated to the low level, the sense node AFBL is precharged to the VPERI level (1.0 V).

図4は、第1の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。   FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment.

待機期間T10では、プログラム信号PGPT,PGNTがいずれもローレベルであり、したがって、電源配線VPPSVには電源電位VDDが供給され、電源配線VBBSVにはネガティブポンプ103を介して負電位VBBL(−1.0V)が供給される。   In the standby period T10, the program signals PGPT and PGNT are both at a low level. Therefore, the power supply potential VPPSV is supplied with the power supply potential VDD, and the power supply wiring VBBSV is supplied with the negative potential VBBL (−1. 0V) is supplied.

コネクト期間T11では、プログラム信号PGPT,PGNTがハイレベルに変化する。これにより、電源配線VPPSVには高電位VPPC(5.0V)が供給され、電源配線VBBSVにはネガティブポンプ102を介して負電位VBBC(−1.0V)が供給される。この状態で、セレクト信号RSETが順次ハイレベルに変化するとともに、これに対応する冗長アドレスRAの各ビットがコネクト回路120に入力される。図4に示す例では、セレクト信号RSETがM+1ビット(RSET<0>〜RSET<M>)であり、冗長アドレスRAがn+1ビット(RA<0>〜RA<N>)である場合が示される。   In the connection period T11, the program signals PGPT and PGNT change to high level. Accordingly, the high potential VPPC (5.0 V) is supplied to the power supply wiring VPPSV, and the negative potential VBBC (−1.0 V) is supplied to the power supply wiring VBBSV via the negative pump 102. In this state, the select signal RSET sequentially changes to the high level, and each bit of the redundant address RA corresponding thereto is input to the connect circuit 120. The example shown in FIG. 4 shows a case where the select signal RSET is M + 1 bits (RSET <0> to RSET <M>) and the redundant address RA is n + 1 bits (RA <0> to RA <N>). .

これにより、冗長アドレスRAの当該ビットがハイレベルであれば、図3に示したアンチヒューズ素子AFの両端には約6Vのコネクト電圧が印加され、これによってアンチヒューズ素子AFに含まれる絶縁膜が絶縁破壊される。かかる動作は、活性化するセレクト信号RSETを順次切り替えることにより、全ての冗長アドレスRAがプログラムされるまで繰り返し実行する。   As a result, if the relevant bit of the redundant address RA is at a high level, a connect voltage of about 6 V is applied to both ends of the antifuse element AF shown in FIG. 3, so that the insulating film included in the antifuse element AF is formed. Breaks down. This operation is repeatedly executed until all redundant addresses RA are programmed by sequentially switching the select signal RSET to be activated.

プリチャージ期間T12では、プログラム信号PGNTがローレベルに戻るとともに、ベリファイ信号VRFYがハイレベル、プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化する。これにより、センス回路130内のセンスノードAFBLはVPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。   In the precharge period T12, the program signal PGNT returns to the low level, the verify signal VRFY is activated to the high level, and the precharge signal PREB is activated to the low level. As a result, the sense node AFBL in the sense circuit 130 is precharged to the VPERI level (1.0 V).

ベリファイ期間T13では、プリチャージが解除されるとともに、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化する。これにより、センスノードAFBLは、整流回路140及びアンチヒューズ素子AFを介して、電源配線VBBSVに接続された状態となる。このため、アンチヒューズ素子AFには、バイアス電位BIASによって決まるセンス電流が流れ、その電流量に応じてセンスノードAFBLの電位が変化する。   In the verify period T13, the precharge is released and the load signal LOADT is activated to a high level. As a result, the sense node AFBL is connected to the power supply wiring VBBSV via the rectifier circuit 140 and the antifuse element AF. Therefore, a sense current determined by the bias potential BIAS flows through the anti-fuse element AF, and the potential of the sense node AFBL changes according to the amount of the current.

ここで、アンチヒューズ素子AFがコネクトされていない場合(絶縁状態である場合)には、アンチヒューズ素子AFにセンス電流がほとんど流れないため、符号Aで示すように接続ノードAFUの電位はプリチャージ状態を維持する。   Here, when the antifuse element AF is not connected (in an insulated state), almost no sense current flows through the antifuse element AF, so that the potential of the connection node AFU is precharged as indicated by the symbol A. Maintain state.

これに対し、アンチヒューズ素子AFがコネクトされている場合(導通状態である場合)には、アンチヒューズ素子AFにセンス電流が流れるため、符号Bで示すように接続ノードAFUの電位が大きく低下する。   On the other hand, when the anti-fuse element AF is connected (when it is in a conductive state), a sense current flows through the anti-fuse element AF, so that the potential of the connection node AFU is greatly reduced as indicated by reference numeral B. .

さらに、アンチヒューズ素子AFがコネクトされている場合(導通状態である場合)において、(i)抵抗値が比較的に高い場合と、(ii)抵抗値が十分に低い場合と、がある。   Further, when the anti-fuse element AF is connected (when it is in a conductive state), there are (i) a case where the resistance value is relatively high and (ii) a case where the resistance value is sufficiently low.

(i)アンチヒューズ素子AFがコネクトされている(導通状態である)にもかかわらずその抵抗値が比較的高い場合、つまり半コネクト状態である場合には、アンチヒューズ素子AFに流れるセンス電流が小さいために、符号Cで示すように接続ノードAFUの電位の低下は緩やかとなる。そして、センスノードAFBLの電位がセンス回路130の論理しきい値未満に低下すると、インバータ回路133が反転し、トランジスタ132を介してセンスノードAFBLのレベルが急速に低下する。これにより、アンチヒューズ素子AFから読み出された情報がラッチされる。   (I) When the resistance value is relatively high even though the antifuse element AF is connected (conductive state), that is, when the antifuse element AF is in a semi-connected state, the sense current flowing through the antifuse element AF is Since it is small, the potential of the connection node AFU gradually decreases as indicated by the symbol C. When the potential of the sense node AFBL falls below the logic threshold value of the sense circuit 130, the inverter circuit 133 is inverted and the level of the sense node AFBL is rapidly lowered via the transistor 132. Thereby, the information read from the antifuse element AF is latched.

本実施形態において、ベリファイ期間T13では、アンチヒューズ素子AFの両端に印加される電圧は、VPERI(1.0V)−VBBL(−1.0V)であることから、約2Vとなる。これにより、アンチヒューズ素子AFの両端に印加される電圧をVPERI−VSS(=1.0V)とした場合と比べ、より大きなセンス電流を確保することができる。このため、半コネクト状態であっても、センスノードAFBLの電位をより大きく低下させることが可能となり、正しいセンス動作が保証される。   In the present embodiment, in the verification period T13, the voltage applied to both ends of the antifuse element AF is VPERI (1.0 V) −VBBL (−1.0 V), and is about 2 V. As a result, a larger sense current can be secured as compared with the case where the voltage applied across the antifuse element AF is VPERI-VSS (= 1.0 V). For this reason, even in the semi-connected state, the potential of the sense node AFBL can be greatly reduced, and a correct sensing operation is guaranteed.

(ii)アンチヒューズ素子AFがコネクト状態であり、その抵抗値が十分に低い場合には、符号Bで示すように、接続ノードAFUの電位が−1.0V近傍まで急速に低下する虞がある。   (Ii) When the anti-fuse element AF is in a connected state and its resistance value is sufficiently low, as indicated by reference symbol B, the potential of the connection node AFU may rapidly decrease to around −1.0V. .

このような場合に、整流回路140は、ヒューズ素子を流れる電流を整流する機能を発揮する。つまり、センスノードAFBLと接続ノードAFUとの間には、整流回路140が挿入されていることから、センスノードAFBLの電位が接地電位VSS未満に低下することはない。トランジスタ141は、ゲート電極が接地されていることから、接続ノードAFUの電位が急速に低下する際に、非導通となる。これによって、接続ノードAFUの電位が接地電圧以下になることが防止される。つまり、接地電位VSSが供給される配線(トランジスタ132のソース)から電源配線VBBSVに向かって電流が逆流することはない。   In such a case, the rectifier circuit 140 exhibits a function of rectifying the current flowing through the fuse element. That is, since the rectifier circuit 140 is inserted between the sense node AFBL and the connection node AFU, the potential of the sense node AFBL does not drop below the ground potential VSS. Since the gate electrode of the transistor 141 is grounded, the transistor 141 becomes non-conductive when the potential of the connection node AFU rapidly decreases. This prevents the potential of the connection node AFU from becoming the ground voltage or lower. That is, current does not flow backward from the wiring to which the ground potential VSS is supplied (source of the transistor 132) toward the power supply wiring VBBSV.

また、図3に示されるVBBSVノードが複数の読み出し回路130及びそれに対応するアンチヒューズ素子AFに共通に備えられる例では、抵抗値が十分に低い素子AFに接続されるVBBSVノードから、抵抗値が比較的高い素子AFに接続されるVBBSVノードへ電流が流れ込み、この流れ込み電流により、抵抗値が比較的高い素子AFの低電位側が浮き上がり、該素子AFの両端に十分に電位差が生じず、読み出し不良となる現象が考慮される。しかし、抵抗値が十分に低い素子AFにおいて、対応する整流回路140(トランジスタ141)が非導通となることにより、電流印加を防止するため、このような現象を防止できる。   Further, in the example in which the VBBSV node shown in FIG. 3 is provided in common to the plurality of read circuits 130 and the corresponding antifuse elements AF, the resistance value is increased from the VBBSV node connected to the element AF having a sufficiently low resistance value. A current flows into the VBBSV node connected to the relatively high element AF, and this flow-in current causes the low potential side of the element AF having a relatively high resistance value to float, so that a sufficient potential difference does not occur at both ends of the element AF, resulting in a read failure. This phenomenon is considered. However, since the corresponding rectifier circuit 140 (transistor 141) becomes non-conductive in the element AF having a sufficiently low resistance value, current application is prevented, so that such a phenomenon can be prevented.

再コネクト期間T14では、ベリファイ動作の結果、正しくコネクトされていないアンチヒューズ素子AFが存在する場合には、当該アンチヒューズ素子AFに対して再コネクト動作が実行される。   In the reconnect period T14, if there is an antifuse element AF that is not correctly connected as a result of the verify operation, the reconnect operation is performed on the antifuse element AF.

待機期間T15では、一連のプログラミングが完了する。   In the waiting period T15, a series of programming is completed.

次に、プログラミングが完了した後は、半導体装置10がリセットされる度に、アンチヒューズ素子AFからの情報の読み出しが行われる。   Next, after the programming is completed, information is read from the antifuse element AF every time the semiconductor device 10 is reset.

リセット期間T16では、リセット信号RSTBがローレベルに活性化する。   In the reset period T16, the reset signal RSTB is activated to a low level.

プリチャージ期間T17では、プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化する。これにより、センス回路130内のセンスノードAFBLはVPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。   In the precharge period T17, the precharge signal PREB is activated to a low level. As a result, the sense node AFBL in the sense circuit 130 is precharged to the VPERI level (1.0 V).

ロード期間T18では、プリチャージが解除されるとともに、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化する。これにより、センスノードAFBLは、整流回路140及びアンチヒューズ素子AFを介して、電源配線VBBSVに接続された状態となる。   In the load period T18, the precharge is released and the load signal LOADT is activated to a high level. As a result, the sense node AFBL is connected to the power supply wiring VBBSV via the rectifier circuit 140 and the antifuse element AF.

ロード期間T18における動作は、上述したベリファイ期間T13における動作と同じであり、アンチヒューズ素子AFがコネクトされているか否かに応じて、センスノードAFBLの電位に差が生じる。   The operation in the load period T18 is the same as the operation in the verify period T13 described above, and a difference occurs in the potential of the sense node AFBL depending on whether or not the antifuse element AF is connected.

本実施形態では、ロード期間T18では、アンチヒューズ素子AFの両端間に印加される電圧は約2Vであり、大きなセンス電流を確保することができることから、半コネクト状態であっても、センスノードAFBLの電位を十分に低下させることが可能となる。   In the present embodiment, in the load period T18, the voltage applied across the antifuse element AF is about 2V, and a large sense current can be secured. Therefore, even in the half-connected state, the sense node AFBL Can be sufficiently lowered.

しかも、アンチヒューズ素子AFがコネクト状態であり、その抵抗値が十分に低い場合であっても、整流回路140の存在により、接地電位VSSが供給される配線(トランジスタ132のソース)から電源配線VBBSVに向かって電流が逆流することもない。   Moreover, even when the anti-fuse element AF is in the connected state and its resistance value is sufficiently low, the power supply wiring VBBSV is supplied from the wiring (source of the transistor 132) supplied with the ground potential VSS due to the presence of the rectifier circuit 140. The current does not flow backward toward.

以上説明したように、第1の実施形態によれば、電流の逆流を防止しつつ、アンチヒューズ素子AFに保持された情報を高い感度で読み出すことができる。尚、上記の効果は、トランジスタ132のソースを電源配線VBBSVに接続することによっても得られるが、この場合には、センス回路130に対する設計変更が必要となるばかりでなく、トランジスタ132に印加される電圧が高くなるため、センス動作時においてトランジスタ132のリーク電流が増大する。トランジスタ132のリーク電流は、センス電流に対してノイズ成分となるため、読み出し感度を低下させてしまう。これらの点を考慮すれば、トランジスタ132のソースを電源配線VBBSVに接続するのではなく、上記実施形態の構成を採ることが望ましい。   As described above, according to the first embodiment, information held in the antifuse element AF can be read with high sensitivity while preventing a backflow of current. The above effect can also be obtained by connecting the source of the transistor 132 to the power supply wiring VBBSV. In this case, not only the design of the sense circuit 130 needs to be changed but also the transistor 132 is applied. Since the voltage increases, the leakage current of the transistor 132 increases during the sensing operation. Since the leakage current of the transistor 132 becomes a noise component with respect to the sense current, the read sensitivity is lowered. Considering these points, it is desirable to adopt the configuration of the above embodiment, instead of connecting the source of the transistor 132 to the power supply wiring VBBSV.

<第1の実施形態の変形例>
図5は、第1の実施形態の変形例によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130及び整流回路140の回路図である。
<Modification of First Embodiment>
FIG. 5 is a circuit diagram of a load circuit 110, a connect circuit 120, a sense circuit 130, and a rectifier circuit 140 according to a modification of the first embodiment.

図5に示す変形例は、図3に示した回路に対して極性が全て逆となっている他は、図3に示した回路と同一である。つまり、Nチャンネル型MOSトランジスタ111,132の代わりにPチャンネル型MOSトランジスタ112,137が用いられ、Pチャンネル型MOSトランジスタ121,131,134,135,141の代わりに、Nチャンネル型MOSトランジスタ123,136,138,139,142が用いられる。   The modification shown in FIG. 5 is the same as the circuit shown in FIG. 3 except that the polarities are all reversed with respect to the circuit shown in FIG. That is, P-channel MOS transistors 112 and 137 are used instead of the N-channel MOS transistors 111 and 132, and N-channel MOS transistors 123 and 137 are used instead of the P-channel MOS transistors 121, 131, 134, 135, and 141. 136, 138, 139, 142 are used.

整流回路140は、ロード回路110に含まれるMOSトランジスタ112及びセンス回路130に含まれるインバータ回路133の入力ノードの間に接続される。整流回路140は、MOSトランジスタ112及びノインバータ回路133の入力ノードの間にソース・ドレイン経路を有するNMOS型のトランジスタを備える。トランジスタ142のゲート電極は、固定電位、例えば、内部電位VPERIに固定される。   The rectifier circuit 140 is connected between the input nodes of the MOS transistor 112 included in the load circuit 110 and the inverter circuit 133 included in the sense circuit 130. The rectifier circuit 140 includes an NMOS transistor having a source / drain path between the input nodes of the MOS transistor 112 and the non-inverter circuit 133. The gate electrode of the transistor 142 is fixed to a fixed potential, for example, the internal potential VPERI.

ロード動作時においては、電源配線VBBSVに内部電位VPERIよりも高い電位(例えば2.0V)が印加される。これにより、アンチヒューズ素子AFがコネクトされており、且つ、その抵抗値が十分に低い場合であっても、電源配線VBBSVからトランジスタ136のソースに電流が逆流することはない。このように、極性を逆にした場合であっても、同じ効果を得ることが可能となる。   During the load operation, a potential (for example, 2.0 V) higher than the internal potential VPERI is applied to the power supply wiring VBBSV. Thereby, even when the antifuse element AF is connected and its resistance value is sufficiently low, current does not flow backward from the power supply wiring VBBSV to the source of the transistor 136. Thus, even when the polarity is reversed, the same effect can be obtained.

<第2の実施形態>
図6は、第2の実施形態によるアンチヒューズ回路51a,52a及びポンプ回路100の構成を説明するためのブロック図である。
<Second Embodiment>
FIG. 6 is a block diagram for explaining the configuration of the antifuse circuits 51a and 52a and the pump circuit 100 according to the second embodiment.

図6に示すように、本実施形態においては、バイアス発生回路150が削除されているとともに、ポンプ回路100からネガティブポンプ102及び基準電位発生回路106が削除されている。また、電源スイッチ104,105の代わりに電源スイッチ107,108が用いられている。さらに、アンチヒューズ回路51a,52aには、ベリファイビット選択回路160が追加されている。   As shown in FIG. 6, in this embodiment, the bias generation circuit 150 is deleted, and the negative pump 102 and the reference potential generation circuit 106 are deleted from the pump circuit 100. Further, power switches 107 and 108 are used instead of the power switches 104 and 105. Further, a verify bit selection circuit 160 is added to the antifuse circuits 51a and 52a.

電源スイッチ107は、プログラム信号PGTに応答して高電位VPPC(6.0V)、或いは、電源配線VBBSV上の負電位VBB(−1.0V)を選択し、これを電源配線VPPSVに出力する。電源スイッチ108は、プログラム信号PGTに応答して電源配線VBBSV上の負電位VBB(−1.0V)、或いは、内部電位VPP(3.0V)を選択し、これをコネクト信号AFREFとして出力する。その他の構成は、基本的に図2に示した第1の実施形態と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   The power switch 107 selects the high potential VPPC (6.0 V) or the negative potential VBB (−1.0 V) on the power wiring VBBSV in response to the program signal PGT, and outputs this to the power wiring VPPSV. The power switch 108 selects the negative potential VBB (−1.0 V) or the internal potential VPP (3.0 V) on the power wiring VBBSV in response to the program signal PGT, and outputs this as the connect signal AFREF. Since the other configuration is basically the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図7は、第2の実施形態によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130、整流回路140及びベリファイビット選択回路160の回路図である。   FIG. 7 is a circuit diagram of the load circuit 110, the connect circuit 120, the sense circuit 130, the rectifier circuit 140, and the verify bit selection circuit 160 according to the second embodiment.

第2の実施形態による整流回路140は、ロード回路110に含まれるMOSトランジスタ111及びセンス回路130に含まれるセンスノードAFBLの間に接続される。整流回路140は、トランジスタ141を含み、トランジスタ141は、例えば、接続ノードAFU及びノードAFBLの間にソース・ドレイン経路を有し、接地に接続されるゲート電極を有するPMOS型のトランジスタである。また、トランジスタ141は、使用される回路構成に応じて、接続ノードAFU及びノードAFBLの間にソース・ドレイン経路を有するNMOS型のトランジスタで構成される場合も考慮される。   The rectifier circuit 140 according to the second embodiment is connected between the MOS transistor 111 included in the load circuit 110 and the sense node AFBL included in the sense circuit 130. The rectifier circuit 140 includes a transistor 141. The transistor 141 is, for example, a PMOS transistor having a source / drain path between the connection node AFU and the node AFBL and having a gate electrode connected to the ground. In addition, the case where the transistor 141 includes an NMOS transistor having a source / drain path between the connection node AFU and the node AFBL is considered in accordance with a circuit configuration to be used.

第2の実施形態によるロード回路110は、図7に示すように、電源配線VPPSVと接続ノードAFNとの間に接続されたアンチヒューズ素子AFと、接続ノードAFNと接続ノードAFUとの間に挿入されたNチャンネル型MOSトランジスタ113,111とを備えている。トランジスタ113のゲート電極は内部電位VPPに固定されており、その基板は電源配線VBBSVに接続されている。   As shown in FIG. 7, the load circuit 110 according to the second embodiment is inserted between the anti-fuse element AF connected between the power supply line VPPSV and the connection node AFN, and between the connection node AFN and the connection node AFU. N-channel MOS transistors 113 and 111 are provided. The gate electrode of the transistor 113 is fixed to the internal potential VPP, and its substrate is connected to the power supply wiring VBBSV.

第2の実施形態によるコネクト回路120は、接続ノードAFNと接地電位VSSが供給される配線との間に接続されたNチャンネル型MOSトランジスタ124,125を備えている。トランジスタ124のゲート電極には、コネクト動作時に活性化されるコネクト信号AFREFが供給される。また、トランジスタ125のゲート電極には、セレクト信号RSET及び冗長アドレスRAの対応するビットを受けるNANDゲート回路126の出力信号が供給される。   The connection circuit 120 according to the second embodiment includes N-channel MOS transistors 124 and 125 connected between a connection node AFN and a wiring to which a ground potential VSS is supplied. A connect signal AFREF activated during the connect operation is supplied to the gate electrode of the transistor 124. Further, the output signal of the NAND gate circuit 126 receiving the select signal RSET and the corresponding bit of the redundant address RA is supplied to the gate electrode of the transistor 125.

第2の実施形態によるセンス回路130は、バイアストランジスタ134が削除されている代わりに、Nチャンネル型のイネーブルトランジスタ231が追加されている。イネーブルトランジスタ231のゲート電極には、プリチャージ信号PREBが供給される。かかる構成により、トランジスタ132,231からなる電流制御回路は、プリチャージ信号PREBがハイレベルである期間に活性化される。   In the sense circuit 130 according to the second embodiment, an N-channel type enable transistor 231 is added instead of the bias transistor 134 being omitted. A precharge signal PREB is supplied to the gate electrode of the enable transistor 231. With this configuration, the current control circuit including the transistors 132 and 231 is activated during a period in which the precharge signal PREB is at a high level.

ベリファイビット選択回路160は、内部電位VPERIが供給される配線とセンス回路130との間に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ161と、同じくこれらの間に直列に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ162,163からなる。トランジスタ162のゲート電極には冗長アドレスRAの対応するビットが供給され、トランジスタ161,163のゲート電極にはイネーブル信号ENB及びその反転信号がそれぞれ供給される。かかる構成により、イネーブル信号ENBがローレベルに活性化している場合、或いは、イネーブル信号ENBがハイレベルに非活性化しており、且つ、冗長アドレスRAの対応するビットがローレベルである場合に、ベリファイビット選択回路160は内部電位VPERIをセンス回路130に供給する。   The verify bit selection circuit 160 includes a P-channel MOS transistor 161 connected between the wiring to which the internal potential VPERI is supplied and the sense circuit 130, and a P-channel MOS transistor 162 connected in series between them. , 163. The bit corresponding to the redundant address RA is supplied to the gate electrode of the transistor 162, and the enable signal ENB and its inverted signal are supplied to the gate electrodes of the transistors 161 and 163, respectively. With this configuration, when the enable signal ENB is activated at a low level, or when the enable signal ENB is deactivated at a high level and the corresponding bit of the redundant address RA is at a low level, the verify is performed. The bit selection circuit 160 supplies the internal potential VPERI to the sense circuit 130.

図8は、第2の実施形態の変形例によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130、整流回路140及びベリファイビット選択回路160の回路図である。   FIG. 8 is a circuit diagram of a load circuit 110, a connect circuit 120, a sense circuit 130, a rectifier circuit 140, and a verify bit selection circuit 160 according to a modification of the second embodiment.

図8に示す変形例は、コネクト回路120にNチャンネル型MOSトランジスタ127が追加されるとともに、センス回路130に含まれるトランジスタ132,231の接続順序が逆転している点において、図7に示した回路と相違している。その他の構成については図7に示した回路と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   The modification shown in FIG. 8 is shown in FIG. 7 in that an N-channel MOS transistor 127 is added to the connect circuit 120 and the connection order of the transistors 132 and 231 included in the sense circuit 130 is reversed. It is different from the circuit. Since the other configuration is the same as that of the circuit shown in FIG. 7, the same reference numerals are given to the same elements, and redundant description is omitted.

トランジスタ127は、ソースがトランジスタ124のソースに接続されており、ドレイン及びゲート電極にコネクト信号AFREF及びその反転信号がそれぞれ供給される。かかる構成により、コネクト信号AFREFがローレベルに非活性化している期間においては、トランジスタ124のソースがローレベル(接地電位VSS)に固定される。センス回路130の動作については、図7に示す回路と同じである。   The source of the transistor 127 is connected to the source of the transistor 124, and the connect signal AFREF and its inverted signal are supplied to the drain and gate electrodes, respectively. With this configuration, the source of the transistor 124 is fixed at the low level (the ground potential VSS) during the period in which the connect signal AFREF is inactivated to the low level. The operation of the sense circuit 130 is the same as that of the circuit shown in FIG.

図9は、第2の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。   FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the second embodiment.

待機期間T20では、プログラム信号PGTがローレベルであり、したがって、電源配線VPPSV,VBBSVにはいずれも負電位VBB(−1.0V)が供給される。   In the standby period T20, the program signal PGT is at a low level, and therefore, the negative potential VBB (−1.0 V) is supplied to the power supply wirings VPPSV and VBBSV.

コネクト期間T21では、プログラム信号PGTがハイレベルに変化する。これにより、電源配線VPPSVには高電位VPPC(6.0V)が供給され、電源配線VBBSVには接地電位VSS(0V)が供給される。また、コネクト信号AFREFのレベルは内部電位VPP(3.0V)となる。この状態で、セレクト信号RSETが順次ハイレベルに変化するとともに、これに対応する冗長アドレスRAの各ビットがコネクト回路120に入力される。図9に示す例においても、セレクト信号RSETがM+1ビット(RSET<0>〜RSET<M>)であり、冗長アドレスRAがn+1ビット(RA<0>〜RA<N>)である場合を示している。   In the connection period T21, the program signal PGT changes to a high level. As a result, the high potential VPPC (6.0 V) is supplied to the power supply wiring VPPSV, and the ground potential VSS (0 V) is supplied to the power supply wiring VBBSV. The level of the connect signal AFREF is the internal potential VPP (3.0 V). In this state, the select signal RSET sequentially changes to the high level, and each bit of the redundant address RA corresponding thereto is input to the connect circuit 120. The example shown in FIG. 9 also shows the case where the select signal RSET is M + 1 bits (RSET <0> to RSET <M>) and the redundant address RA is n + 1 bits (RA <0> to RA <N>). ing.

これにより、冗長アドレスRAの当該ビットがハイレベルであれば、図7又は図8に示したアンチヒューズ素子AFの両端には約6Vのコネクト電圧が印加され、これによってアンチヒューズ素子AFに含まれる絶縁膜が絶縁破壊される。かかる動作は、活性化するセレクト信号RSETを順次切り替えることにより、全ての冗長アドレスRAがプログラムされるまで繰り返し実行する。   As a result, if the relevant bit of the redundant address RA is at a high level, a connection voltage of about 6 V is applied to both ends of the antifuse element AF shown in FIG. 7 or FIG. 8, thereby being included in the antifuse element AF. The insulation film breaks down. This operation is repeatedly executed until all redundant addresses RA are programmed by sequentially switching the select signal RSET to be activated.

上記の動作は、ベリファイ動作を行った後、正しくコネクトされていないアンチヒューズ素子AFに対して繰り返し実行しても構わない。ベリファイ動作は、イネーブル信号ENBをローレベルとすることによって、センス回路130を活性化させることにより行う。   The above operation may be repeatedly performed on the antifuse elements AF that are not correctly connected after the verify operation. The verify operation is performed by activating the sense circuit 130 by setting the enable signal ENB to a low level.

待機期間T22では、一連のプログラミングが完了する。   In the waiting period T22, a series of programming is completed.

プログラミングが完了した後は、半導体装置10がリセットされる度に、アンチヒューズ素子AFからの情報の読み出しが行われる。   After the programming is completed, information is read from the antifuse element AF every time the semiconductor device 10 is reset.

リセット期間T23では、リセット信号RSTBがローレベルに活性化すると、続くプリチャージ期間T24において、プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化する。これにより、センス回路130内のセンスノードAFBLはVPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。   In the reset period T23, when the reset signal RSTB is activated to the low level, the precharge signal PREB is activated to the low level in the subsequent precharge period T24. As a result, the sense node AFBL in the sense circuit 130 is precharged to the VPERI level (1.0 V).

ロード期間T25では、プリチャージが解除されるとともに、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化する。これにより、センスノードAFBLは、整流回路140及びアンチヒューズ素子AFを介して、電源配線VPPSVに接続された状態となる。このため、アンチヒューズ素子AFにはセンス電流が流れ、その電流量に応じてセンスノードAFBLの電位が変化する。このとき、アンチヒューズ素子AFの両端には、第1の実施形態と同様、約2Vの電圧が印加されることになる。   In the load period T25, the precharge is released and the load signal LOADT is activated to a high level. As a result, the sense node AFBL is connected to the power supply wiring VPPSV via the rectifier circuit 140 and the antifuse element AF. Therefore, a sense current flows through the antifuse element AF, and the potential of the sense node AFBL changes according to the amount of the current. At this time, a voltage of about 2 V is applied to both ends of the antifuse element AF, as in the first embodiment.

そして、アンチヒューズ素子AFがコネクトされていない場合(絶縁状態である場合)には、アンチヒューズ素子AFにセンス電流がほとんど流れないため、符号Aで示すように接続ノードAFUの電位はプリチャージ状態を維持する。これに対し、アンチヒューズ素子AFがコネクトされている場合(導通状態である場合)には、アンチヒューズ素子AFにセンス電流が流れるため、符号Bで示すように接続ノードAFUの電位が大きく低下する。   When the antifuse element AF is not connected (in an insulated state), almost no sense current flows through the antifuse element AF, so that the potential of the connection node AFU is in a precharged state as indicated by symbol A. To maintain. On the other hand, when the anti-fuse element AF is connected (when it is in a conductive state), a sense current flows through the anti-fuse element AF, so that the potential of the connection node AFU is greatly reduced as indicated by reference numeral B. .

また、アンチヒューズ素子AFが半コネクト状態である場合には、アンチヒューズ素子AFに流れるセンス電流が小さいために、符号Cで示すように接続ノードAFUの電位の低下は緩やかとなるが、本実施形態においてもロード動作時においてアンチヒューズ素子AFの両端には約2Vの電圧が印加されることから、より高い感度でセンス動作を行うことが可能となる。   Further, when the antifuse element AF is in a semi-connected state, the sense current flowing through the antifuse element AF is small, so that the potential drop of the connection node AFU is moderate as shown by reference C. Also in the embodiment, since a voltage of about 2 V is applied to both ends of the antifuse element AF during the load operation, it is possible to perform the sense operation with higher sensitivity.

さらに、アンチヒューズ素子AFがコネクト状態であり、その抵抗値が十分に低い場合には、符号Cで示すように接続ノードAFUの電位が−1.0V近傍まで急速に低下するが、本実施形態においてもセンスノードAFBLと接続ノードAFUとの間には、整流回路140が挿入されていることから、センスノードAFBLの電位が接地電位VSS未満に低下することはない。つまり、接地電位VSSが供給される配線(トランジスタ132のソース)から電源配線VPPSVに向かって電流が逆流することはない。   Further, when the anti-fuse element AF is in the connected state and its resistance value is sufficiently low, the potential of the connection node AFU rapidly decreases to around −1.0 V as indicated by reference symbol C, but this embodiment In FIG. 5, since the rectifier circuit 140 is inserted between the sense node AFBL and the connection node AFU, the potential of the sense node AFBL does not fall below the ground potential VSS. That is, current does not flow backward from the wiring (source of the transistor 132) supplied with the ground potential VSS toward the power supply wiring VPPSV.

<第3の実施形態>
図10は、第3の実施形態によるアンチヒューズ回路51a,52a及びポンプ回路100の構成を説明するためのブロック図である。
<Third Embodiment>
FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of the antifuse circuits 51a and 52a and the pump circuit 100 according to the third embodiment.

図10に示すように、本実施形態においては、アンチヒューズ回路51a,52aがアンチヒューズアレイ170及びラッチブロック180によって構成されている。その他の構成は、基本的に図6に示した第2の実施形態と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As shown in FIG. 10, in this embodiment, the antifuse circuits 51 a and 52 a are configured by an antifuse array 170 and a latch block 180. Since the other configuration is basically the same as that of the second embodiment shown in FIG. 6, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図11は、アンチヒューズアレイ170の回路図である。   FIG. 11 is a circuit diagram of the antifuse array 170.

アンチヒューズアレイ170は、図11に示すように、アレイ状に配置された複数のロード回路110を備えている。図11に示す例では、複数のロード回路110がN+1行×M+1列のアレイを構成している。各行は冗長アドレスRAの各ビットに対応し、各列はそれぞれ1つの冗長アドレスRAに対応する。   As shown in FIG. 11, the antifuse array 170 includes a plurality of load circuits 110 arranged in an array. In the example shown in FIG. 11, a plurality of load circuits 110 form an array of N + 1 rows × M + 1 columns. Each row corresponds to each bit of the redundant address RA, and each column corresponds to one redundant address RA.

アンチヒューズアレイ170は、行方向に配列された複数のロード回路110に対してそれぞれ共通に割り当てられた複数のコネクト回路120、センス回路130及び整流回路140と、列方向に配列された複数のロード回路110に対してそれぞれ共通に割り当てられたドライバ回路191を備える。   The antifuse array 170 includes a plurality of connect circuits 120, a sense circuit 130, and a rectifier circuit 140 that are commonly assigned to a plurality of load circuits 110 arranged in the row direction, and a plurality of loads arranged in the column direction. A driver circuit 191 assigned to each of the circuits 110 is provided.

整流回路140は、対応する接続ノードAFU及びセンスノードAFBLの間に接続される。例えば、整流回路140<0>は、接続ノードAFU<0>及びセンスノードAFBL<0>の間に接続される。整流回路140の構成は、図16で詳述される。   The rectifier circuit 140 is connected between the corresponding connection node AFU and the sense node AFBL. For example, the rectifier circuit 140 <0> is connected between the connection node AFU <0> and the sense node AFBL <0>. The configuration of the rectifier circuit 140 will be described in detail with reference to FIG.

複数のロード回路110のうち、行方向に配列された複数のロード回路110は、それぞれの接続ノードAFUが共通接続されている。これにより、行方向に配列された複数のロード回路110は、対応する整流回路140を介して、対応するセンス回路130に共通に接続されることになる。図11においては、N+1個の接続ノードAFUをAFU<0>〜AFU<N>と表記している。   Among the plurality of load circuits 110, the plurality of load circuits 110 arranged in the row direction are commonly connected to the respective connection nodes AFU. Thus, the plurality of load circuits 110 arranged in the row direction are commonly connected to the corresponding sense circuit 130 via the corresponding rectifier circuit 140. In FIG. 11, N + 1 connection nodes AFU are represented as AFU <0> to AFU <N>.

複数のロード回路110のうち、列方向に配列された複数のロード回路110の選択は、ドライバ回路191によって行われる。ドライバ回路191は、対応するセレクト信号RSET及びメインワード信号MWLRに基づいてプログラム信号WLP及びリード信号WLRを生成し、これらの信号を列方向に配列された複数のロード回路110に共通に供給する。図11においては、M+1個のセレクト信号RSETをRSET<0>〜RSET<M>と表記し、M+1個のメインワード信号MWLRをMWLR<0>〜MWLR<M>と表記している。   The driver circuit 191 selects a plurality of load circuits 110 arranged in the column direction among the plurality of load circuits 110. The driver circuit 191 generates a program signal WLP and a read signal WLR based on the corresponding select signal RSET and main word signal MWLR, and supplies these signals in common to the plurality of load circuits 110 arranged in the column direction. In FIG. 11, M + 1 select signals RSET are expressed as RSET <0> to RSET <M>, and M + 1 main word signals MWLR are expressed as MWLR <0> to MWLR <M>.

メインワード信号MWLRは、ロード信号LOADT及び対応するレジスタ回路192の出力信号を受けるANDゲート回路193によって生成される。レジスタ回路192は各列に対応して設けられており、図11に示すように縦続接続されることによってシフトレジスタを構成している。レジスタ回路192のクロックノードにはロードクロック信号LOADCLKが供給されており、これによりロードクロック信号LOADCLKのクロッキングに同期してラッチデータが順次シフトすることになる。また、これらレジスタ回路192は、ロード信号LOADTがローレベルに非活性化されるとリセットされる。   The main word signal MWLR is generated by an AND gate circuit 193 that receives the load signal LOADT and the output signal of the corresponding register circuit 192. The register circuit 192 is provided corresponding to each column, and forms a shift register by being cascaded as shown in FIG. The load clock signal LOADCLK is supplied to the clock node of the register circuit 192, whereby the latch data is sequentially shifted in synchronization with the clocking of the load clock signal LOADCLK. These register circuits 192 are reset when the load signal LOADT is inactivated to a low level.

図12は、ドライバ回路191の回路図である。   FIG. 12 is a circuit diagram of the driver circuit 191.

図12に示すように、ドライバ回路191は、メインワード信号MWLR及びセレクト信号RSETを受けるORゲート回路194と、セレクト信号RSET及びプログラム信号PGTを受けるANDゲート回路195とを備えている。   As shown in FIG. 12, the driver circuit 191 includes an OR gate circuit 194 that receives the main word signal MWLR and the select signal RSET, and an AND gate circuit 195 that receives the select signal RSET and the program signal PGT.

ORゲート回路194の出力信号は、バッファ回路196を介し、リード信号WLRとして出力される。バッファ回路196には、動作電源として内部電位VPP(3.0V)及び電源配線VBBSV上の電位が供給されているため、リード信号WLRの活性レベルは内部電位VPP(3.0V)となる。   The output signal of the OR gate circuit 194 is output as a read signal WLR via the buffer circuit 196. Since the buffer circuit 196 is supplied with the internal potential VPP (3.0 V) and the potential on the power supply wiring VBBSV as the operation power supply, the activation level of the read signal WLR becomes the internal potential VPP (3.0 V).

一方、ANDゲート回路195の出力信号は、バッファ回路197を介し、プログラム信号WLPとして出力される。バッファ回路197には、電源配線VPPSV,VBBSVが接続されているため、コネクト動作時におけるプログラム信号WLPのレベルは、電源配線VPPSV上の高電位VPPC(6.0V)となり、ロード動作時におけるプログラム信号WLPのレベルは、電源配線VBBSV上の負電位VBB(−1.0V)となる。   On the other hand, the output signal of the AND gate circuit 195 is output as the program signal WLP via the buffer circuit 197. Since the power supply wirings VPPSV and VBBSV are connected to the buffer circuit 197, the level of the program signal WLP during the connection operation becomes the high potential VPPC (6.0 V) on the power supply wiring VPPSV, and the program signal during the load operation The level of WLP becomes a negative potential VBB (−1.0 V) on the power supply wiring VBBSV.

図13は、第3の実施形態におけるロード回路110の回路図である。   FIG. 13 is a circuit diagram of the load circuit 110 in the third embodiment.

図13に示すように、第3の実施形態におけるロード回路110は、直列接続されたアンチヒューズ素子AF及びトランジスタ111によって構成されている。そして、アンチヒューズ素子AFの一端にはプログラム信号WLPが供給され、トランジスタ111のゲート電極にはリード信号WLRが供給される。トランジスタ111の基板は、電源配線VBBSVが接続されている。   As shown in FIG. 13, the load circuit 110 according to the third embodiment includes an antifuse element AF and a transistor 111 connected in series. A program signal WLP is supplied to one end of the antifuse element AF, and a read signal WLR is supplied to the gate electrode of the transistor 111. A power supply wiring VBBSV is connected to the substrate of the transistor 111.

トランジスタ111のドレインは、接続ノードAFUに接続されている。図11に示したように、接続ノードAFUは、行方向に配列された複数のロード回路110において共通接続される。   The drain of the transistor 111 is connected to the connection node AFU. As shown in FIG. 11, the connection nodes AFU are commonly connected in a plurality of load circuits 110 arranged in the row direction.

図14は、第3の実施形態におけるコネクト回路120の回路図である。   FIG. 14 is a circuit diagram of the connect circuit 120 in the third embodiment.

図14に示すように、第3の実施形態におけるコネクト回路120は、接続ノードAFUと接地電位VSSが供給される配線との間に直列に接続されたトランジスタ124,125からなる。トランジスタ124のゲート電極にはコネクト信号AFREFが供給され、トランジスタ125のゲート電極には冗長アドレスRAの対応するビットが供給される。また、トランジスタ124の基板は電源配線VBBSVに接続されており、これによってトランジスタ125に高電圧が印加されることを防止している。   As shown in FIG. 14, the connect circuit 120 according to the third embodiment includes transistors 124 and 125 connected in series between a connection node AFU and a wiring to which a ground potential VSS is supplied. A connect signal AFREF is supplied to the gate electrode of the transistor 124, and a bit corresponding to the redundant address RA is supplied to the gate electrode of the transistor 125. Further, the substrate of the transistor 124 is connected to the power supply wiring VBBSV, thereby preventing a high voltage from being applied to the transistor 125.

図15は、第3の実施形態におけるセンス回路130の回路図である。   FIG. 15 is a circuit diagram of the sense circuit 130 in the third embodiment.

図15に示すように、第3の実施形態におけるセンス回路130は、バイアストランジスタ134が削除される代わりに、Nチャンネル型MOSトランジスタ232が追加されている点において、図3に示したセンス回路130と相違している。その他の点については、図3に示したセンス回路130と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As shown in FIG. 15, the sense circuit 130 according to the third embodiment is different from the sense circuit 130 shown in FIG. 3 in that an N-channel MOS transistor 232 is added instead of removing the bias transistor 134. Is different. Since the other points are the same as those of the sense circuit 130 shown in FIG. 3, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

トランジスタ232は、センスノードAFBLとインバータ回路133の入力ノードとの間に挿入されており、そのゲート電極にはロード信号LOADTが供給される。このため、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化すると、センスノードAFBLとインバータ回路133の入力ノードとが短絡される。   The transistor 232 is inserted between the sense node AFBL and the input node of the inverter circuit 133, and a load signal LOADT is supplied to its gate electrode. Therefore, when the load signal LOADT is activated to a high level, the sense node AFBL and the input node of the inverter circuit 133 are short-circuited.

図16は、第3の実施形態における整流回路140の回路図である。   FIG. 16 is a circuit diagram of the rectifier circuit 140 in the third embodiment.

図16に示すように、第3の実施形態における整流回路140は、接続ノードAFUとセンスノードAFBLとの間に接続されたトランジスタ141からなる。つまり、図3に示した整流回路140と同じ回路構成を有している。トランジスタ141のゲート電極は接地電位VSSに固定され、基板は電源配線VBBSVに接続されている。   As shown in FIG. 16, the rectifier circuit 140 in the third embodiment includes a transistor 141 connected between a connection node AFU and a sense node AFBL. That is, it has the same circuit configuration as the rectifier circuit 140 shown in FIG. The gate electrode of the transistor 141 is fixed to the ground potential VSS, and the substrate is connected to the power supply wiring VBBSV.

以上がアンチヒューズアレイ170の回路構成である。このような構成を有するアンチヒューズアレイ170に対してプログラミングを行う場合、ドライバ回路191を用いていずれかの列を選択した状態で、複数のコネクト回路120を用いて1又は2以上のアンチヒューズ素子AFの両端に高電圧を印加する。これにより、列単位でのプログラミングが行われる。また、アンチヒューズアレイ170から情報を読み出す場合、ドライバ回路191を用いていずれかの列を選択した状態でロード信号LOADTを活性化させることにより、複数のアンチヒューズ素子AFにセンス電流を流す。これにより、列単位でのロード動作が行われる。   The circuit configuration of the antifuse array 170 has been described above. When programming the antifuse array 170 having such a configuration, one or more antifuse elements are used using a plurality of connect circuits 120 in a state where any column is selected using the driver circuit 191. A high voltage is applied across the AF. Thereby, programming is performed in units of columns. When reading information from the antifuse array 170, the driver circuit 191 activates the load signal LOADT in a state where any column is selected, thereby causing a sense current to flow through the plurality of antifuse elements AF. As a result, a loading operation is performed in units of columns.

ロード動作によって読み出された不良アドレス情報AFBLBは、図10に示したラッチブロック180に供給される。   The defective address information AFBLB read by the load operation is supplied to the latch block 180 shown in FIG.

図17は、ラッチブロック180の回路図である。   FIG. 17 is a circuit diagram of the latch block 180.

図17に示すように、ラッチブロック180は、アレイ状に配置された複数のラッチ回路200を備えている。図17に示す例では、複数のラッチ回路200がN+1行×M+1列のアレイを構成している。各行は冗長アドレスRAの各ビットに対応し、各列はそれぞれ1つの冗長アドレスRAに対応する。   As shown in FIG. 17, the latch block 180 includes a plurality of latch circuits 200 arranged in an array. In the example shown in FIG. 17, a plurality of latch circuits 200 constitutes an array of N + 1 rows × M + 1 columns. Each row corresponds to each bit of the redundant address RA, and each column corresponds to one redundant address RA.

複数のラッチ回路200のうち、行方向に配列された複数のラッチ回路200には、不良アドレス情報AFBLBの対応するビットが共通に供給される。図17においては、N+1ビットの不良アドレス情報AFBLBをAFBLB<0>〜AFBLB<N>と表記している。   Among the plurality of latch circuits 200, a plurality of latch circuits 200 arranged in the row direction are commonly supplied with corresponding bits of the defective address information AFBLB. In FIG. 17, N + 1-bit defective address information AFBLB is expressed as AFBLB <0> to AFBLB <N>.

複数のラッチ回路200のうち、列方向に配列された複数のラッチ回路200の選択は、メインワード信号MWLRによって行われる。メインワード信号MWLRを生成する回路についてはすでに説明したとおりである。   The selection of the plurality of latch circuits 200 arranged in the column direction among the plurality of latch circuits 200 is performed by the main word signal MWLR. The circuit for generating the main word signal MWLR has already been described.

図18は、ラッチ回路200の回路図である。   FIG. 18 is a circuit diagram of the latch circuit 200.

図18に示すように、ラッチ回路200は、循環接続された2つのインバータ回路201,202と、不良アドレス情報AFBLBの対応するビットを入力するためのトランジスタ203と、ラッチされた情報を出力するトランジスタ204とを備えている。   As shown in FIG. 18, the latch circuit 200 includes two inverter circuits 201 and 202 that are connected in a circulating manner, a transistor 203 for inputting a corresponding bit of the defective address information AFBLB, and a transistor that outputs the latched information. 204.

トランジスタ203のゲート電極には、対応するメインワード信号MWLRが供給される。これにより、アンチヒューズアレイ170から読み出された不良アドレス情報AFBLBの各ビットは、対応するラッチ回路200に転送されることになる。   A corresponding main word signal MWLR is supplied to the gate electrode of the transistor 203. As a result, each bit of the defective address information AFBLB read from the antifuse array 170 is transferred to the corresponding latch circuit 200.

また、トランジスタ204のゲート電極には、出力信号REDXが供給される。トランジスタ204は、インバータ回路201,202と出力ラインRXとの間に接続されており、これにより、出力信号REDXが活性化すると、ラッチ回路200に保持されている情報が出力ラインRXに出力される。図17に示すように、行方向に配列された複数のラッチ回路200は、出力ラインRXを共有している。図17においては、N+1本の出力ラインRXをRX<0>〜RX<N>と表記している。また、M+1ビットの出力信号REDXをREDX<0>〜REDX<M>と表記している。   The output signal REDX is supplied to the gate electrode of the transistor 204. The transistor 204 is connected between the inverter circuits 201 and 202 and the output line RX. Thus, when the output signal REDX is activated, the information held in the latch circuit 200 is output to the output line RX. . As shown in FIG. 17, the plurality of latch circuits 200 arranged in the row direction share an output line RX. In FIG. 17, N + 1 output lines RX are represented as RX <0> to RX <N>. The M + 1-bit output signal REDX is expressed as REDX <0> to REDX <M>.

かかる構成により、アンチヒューズアレイ170に対してロード動作を行うと、アレイ状のロード回路110から読み出された不良アドレス情報AFBLBは、アレイ状のラッチ回路200に次々と転送されることになる。ラッチ回路200に転送された不良アドレス情報AFBLBは、出力ラインRXを介してアドレス比較回路51b,52bに供給される。   With this configuration, when a load operation is performed on the antifuse array 170, the defective address information AFBLB read from the array-shaped load circuit 110 is successively transferred to the array-shaped latch circuit 200. The defective address information AFBLB transferred to the latch circuit 200 is supplied to the address comparison circuits 51b and 52b via the output line RX.

次に、第3の実施形態の動作について説明する。   Next, the operation of the third embodiment will be described.

図19は、第3の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。   FIG. 19 is a timing chart for explaining the operation of the third embodiment.

待機期間T30では、プログラム信号PGTがローレベルであり、したがって、電源配線VPPSV,VBBSVにはいずれも負電位VBB(−1.0V)が供給される。   In the standby period T30, the program signal PGT is at a low level, and therefore, the negative potential VBB (−1.0 V) is supplied to the power supply wirings VPPSV and VBBSV.

コネクト期間T31では、プログラム信号PGTがハイレベルに変化する。これにより、電源配線VPPSVには高電位VPPC(6.0V)が供給され、電源配線VBBSVには接地電位VSS(0V)が供給される。また、コネクト信号AFREFのレベルは内部電位VPP(3.0V)となる。そして、所定のメインワード信号MWLRが活性化している状態で、セレクト信号RSETが順次ハイレベルになるとともに、これに対応する冗長アドレスRAの各ビットが複数のコネクト回路120に入力される。これにより、選択された列を構成する複数のロード回路110には、当該冗長アドレスRAがプログラミングされることになる。   In the connection period T31, the program signal PGT changes to a high level. As a result, the high potential VPPC (6.0 V) is supplied to the power supply wiring VPPSV, and the ground potential VSS (0 V) is supplied to the power supply wiring VBBSV. The level of the connect signal AFREF is the internal potential VPP (3.0 V). Then, while the predetermined main word signal MWLR is activated, the select signal RSET is sequentially set to the high level, and each bit of the redundant address RA corresponding thereto is input to the plurality of connect circuits 120. As a result, the redundant address RA is programmed in the plurality of load circuits 110 constituting the selected column.

かかる動作は、メインワード信号MWLRの選択を切り替えることによって全ての列に対して行われる。これにより、アンチヒューズアレイ170の各列には、それぞれ対応する冗長アドレスRAがプログラミングされる。上記の動作は、ベリファイ動作を行った後、正しくコネクトされていないアンチヒューズ素子AFに対して繰り返し実行しても構わない。   Such an operation is performed for all the columns by switching the selection of the main word signal MWLR. Thereby, each column of the antifuse array 170 is programmed with a corresponding redundant address RA. The above operation may be repeatedly performed on the antifuse elements AF that are not correctly connected after the verify operation.

プログラミングが完了した後は、半導体装置10がリセットされる度に、アンチヒューズ素子AFからの情報の読み出しが行われる。   After the programming is completed, information is read from the antifuse element AF every time the semiconductor device 10 is reset.

リセット期間T33では、リセット信号RSTBがローレベルに活性化する。   In the reset period T33, the reset signal RSTB is activated to a low level.

プリチャージ期間T34では、プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化する。これにより、全てのセンス回路130内のセンスノードAFBLはVPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。   In the precharge period T34, the precharge signal PREB is activated to a low level. As a result, the sense nodes AFBL in all the sense circuits 130 are precharged to the VPERI level (1.0 V).

ロード期間T35では、プリチャージが解除されるとともに、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化する。これにより、センスノードAFBLは、整流回路140及びアンチヒューズ素子AFを介して、電源配線VPPSVに接続された状態となる。このため、アンチヒューズ素子AFにはセンス電流が流れ、その電流量に応じてセンスノードAFBLの電位が変化する。このとき、アンチヒューズ素子AFの両端には、第1及び第2の実施形態と同様、約2Vの電圧が印加されることになる。   In the load period T35, the precharge is released and the load signal LOADT is activated to a high level. As a result, the sense node AFBL is connected to the power supply wiring VPPSV via the rectifier circuit 140 and the antifuse element AF. Therefore, a sense current flows through the antifuse element AF, and the potential of the sense node AFBL changes according to the amount of the current. At this time, a voltage of about 2 V is applied to both ends of the antifuse element AF, as in the first and second embodiments.

そして、アンチヒューズ素子AFがコネクトされていない場合(絶縁状態である場合)には、アンチヒューズ素子AFにセンス電流がほとんど流れないため、符号Aで示すように接続ノードAFUの電位はプリチャージ状態を維持する。これに対し、アンチヒューズ素子AFがコネクトされている場合(導通状態である場合)には、アンチヒューズ素子AFにセンス電流が流れるため、符号Bで示すように接続ノードAFUの電位が大きく低下する。   When the antifuse element AF is not connected (in an insulated state), almost no sense current flows through the antifuse element AF, so that the potential of the connection node AFU is in a precharged state as indicated by symbol A. To maintain. On the other hand, when the anti-fuse element AF is connected (when it is in a conductive state), a sense current flows through the anti-fuse element AF, so that the potential of the connection node AFU is greatly reduced as indicated by reference numeral B. .

また、アンチヒューズ素子AFが半コネクト状態である場合には、アンチヒューズ素子AFに流れるセンス電流が小さいために、符号Cで示すように接続ノードAFUの電位の低下は緩やかとなるが、本実施形態においてもロード動作時においてアンチヒューズ素子AFの両端には約2Vの電圧が印加されることから、より高い感度でセンス動作を行うことが可能となる。   Further, when the antifuse element AF is in a semi-connected state, the sense current flowing through the antifuse element AF is small, so that the potential drop of the connection node AFU is moderate as shown by reference C. Also in the embodiment, since a voltage of about 2 V is applied to both ends of the antifuse element AF during the load operation, it is possible to perform the sense operation with higher sensitivity.

さらに、アンチヒューズ素子AFがコネクト状態であり、その抵抗値が十分に低い場合には、接続ノードAFUの電位が−1.0V近傍まで急速に低下するが、本実施形態においてもセンスノードAFBLと接続ノードAFUとの間には、整流回路140が挿入されていることから、センスノードAFBLの電位が接地電位VSS未満に低下することはない。つまり、接地電位VSSが供給される配線(トランジスタ132のソース)から電源配線VPPSVに向かって電流が逆流することはない。   Further, when the anti-fuse element AF is in the connected state and its resistance value is sufficiently low, the potential of the connection node AFU rapidly decreases to around −1.0 V. In this embodiment, the sense node AFBL Since the rectifier circuit 140 is inserted between the connection node AFU and the potential of the sense node AFBL does not drop below the ground potential VSS. That is, current does not flow backward from the wiring (source of the transistor 132) supplied with the ground potential VSS toward the power supply wiring VPPSV.

このようにして読み出された不良アドレス情報AFBLBは、ラッチブロック180に含まれる所定のラッチ回路200に書き込まれる。したがって、上記の動作を各列に対して順次実行すれば、各列に書き込まれた不良アドレス情報AFBLBが次々とラッチブロック180に転送される。図19に示す例では、M+1回のロード動作を繰り返すことにより、プリチャージ期間T36及びロード期間T37にて、全ての転送動作が完了している。   The defective address information AFBLB read in this way is written in a predetermined latch circuit 200 included in the latch block 180. Therefore, if the above operation is sequentially performed on each column, the defective address information AFBLB written on each column is transferred to the latch block 180 one after another. In the example shown in FIG. 19, all transfer operations are completed in the precharge period T36 and the load period T37 by repeating the load operation M + 1 times.

以上説明した第3の実施形態のように、アンチヒューズ素子AFを含むロード回路110をアレイ状に配置する場合であっても、第1及び第2の実施形態と同じ効果を得ることが可能となる。   Even when the load circuits 110 including the antifuse elements AF are arranged in an array as in the third embodiment described above, it is possible to obtain the same effects as those in the first and second embodiments. Become.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

例えば、上記実施形態の整流回路140やそれに関連する回路の構成は、アンチヒューズ素子に適用した場合を例に説明したが、ヒューズ回路、ヒューズ素子などの不揮発性記憶素子に適用することも考慮され得る。   For example, the configuration of the rectifier circuit 140 of the above embodiment and the circuit related thereto has been described as an example when applied to an antifuse element. However, application to a nonvolatile memory element such as a fuse circuit or a fuse element is also considered. obtain.

例えば、上記実施形態では、本発明をDRAM(Dynamic Random Access Memory)に適用した場合を例に説明したが、本発明の適用対象がこれに限定されるものではなく、PCM(Phace Change Memory)、ReRAM(Resistive Random Access Memory)、MRAM(Magnetroresistive Random Access Memory)、STT−RAM(Spin Transfer Torque Memroy)、及びフラッシュメモリなど他の種類の半導体メモリデバイスに適用することも可能であるし、CPUやDSPなどロジック系の半導体デバイスに適用することも可能である。   For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and PCM (Phase Change Memory), ReRAM (Resistive Random Access Memory), MRAM (Magnetrogenic Random Access Memory), STT-RAM (Spin Transfer Torque Memory), and other types of semiconductor devices that can be used as a semiconductor memory such as flash memory The present invention can also be applied to logic semiconductor devices.

10 半導体装置
11a,11b クロック端子
12a〜12d コマンド端子
13 アドレス端子
14 データ入出力端子
15v,15s 電源端子
21 内部クロック生成回路
22 DLL回路
31 コマンドデコーダ
41 アドレスラッチ回路
51 ロウデコーダ
51a,52a アンチヒューズ回路
51b,52b アドレス比較回路
52 カラムデコーダ
53 センスアンプ列
54 冗長アドレスデコーダ
55 冗長アドレスデコーダ
60 メモリセルアレイ
70 メインアンプ
80 データ入出力回路
90 電源回路
100 ポンプ回路
101 ポジティブポンプ
102,103 ネガティブポンプ
104,105 電源スイッチ
106 基準電位発生回路
107,108 電源スイッチ
110 ロード回路
111,113,123〜125,127,132,136,142,203,204,232 Nチャンネル型MOSトランジスタ
112,121,131,137,141,161〜163 Pチャンネル型MOSトランジスタ
133 インバータ回路
120 コネクト回路
122 NANDゲート回路
126 ANDゲート回路
130 センス回路
134,138 バイアストランジスタ
135,139 プリチャージトランジスタ
140 整流回路
150 バイアス発生回路
151 差動アンプ
152 抵抗素子
160 ベリファイビット選択回路
170 アンチヒューズアレイ
180 ラッチブロック
191 ドライバ回路
192 レジスタ回路
193,195 ANDゲート回路
194 ORゲート回路
196,197 バッファ回路
200 ラッチ回路
201,202 インバータ回路
231 イネーブルトランジスタ
AF アンチヒューズ素子
AFBL センスノード
AFN,AFU 接続ノード
BL ビット線
MC メモリセル
RBL 冗長ビット線
RMC 冗長メモリセル
RWBS リードライトバス
RWL 冗長ワード線
RX 出力ライン
SA センスアンプ
VPPSV,VBBSV 電源配線
WL ワード線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device 11a, 11b Clock terminal 12a-12d Command terminal 13 Address terminal 14 Data input / output terminal 15v, 15s Power supply terminal 21 Internal clock generation circuit 22 DLL circuit 31 Command decoder 41 Address latch circuit 51 Row decoder 51a, 52a Antifuse circuit 51b, 52b Address comparison circuit 52 Column decoder 53 Sense amplifier row 54 Redundant address decoder 55 Redundant address decoder 60 Memory cell array 70 Main amplifier 80 Data input / output circuit 90 Power supply circuit 100 Pump circuit 101 Positive pump 102, 103 Negative pump 104, 105 Power supply Switch 106 Reference potential generation circuit 107, 108 Power switch 110 Load circuit 111, 113, 123-125, 127, 132, 136, 142, 203, 204, 232 N-channel MOS transistors 112, 121, 131, 137, 141, 161-163 P-channel MOS transistors 133 Inverter circuit 120 Connect circuit 122 NAND gate circuit 126 AND gate circuit 130 Sense circuits 134, 138 Bias transistors 135 and 139 Precharge transistor 140 Rectifier circuit 150 Bias generation circuit 151 Differential amplifier 152 Resistive element 160 Verify bit selection circuit 170 Antifuse array 180 Latch block 191 Driver circuit 192 Register circuits 193 and 195 AND gate circuit 194 OR gate circuit 196, 197 Buffer circuit 200 Latch circuit 201, 202 Inverter circuit 231 Enable transistor AF Antifuse element AFBL Sense node AFN, AFU Connection node BL Bit line MC Memory cell RBL Redundant bit line RMC Redundant memory cell RWBS Read / write bus RWL Redundant word line RX Output line SA Sense amplifiers VPPSV, VBBSV Power line WL Word line

Claims (18)

それぞれ第1乃至第3の電位が供給される第1乃至第3の電源配線と、
センスノードの電位に基づいて判定信号を生成する判定回路と、
前記第1の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、前記判定信号に基づいて導通状態が制御される第1の電流制御回路と、
前記第2の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、前記判定信号に基づいて導通状態が制御される第2の電流制御回路と、
前記第3の電源配線と前記センスノードとの間に接続されたヒューズ素子と、
前記ヒューズ素子を流れる電流を整流する整流回路と、を備えることを特徴とする半導体装置。
First to third power supply lines to which first to third potentials are respectively supplied;
A determination circuit that generates a determination signal based on the potential of the sense node;
A first current control circuit connected between the first power supply wiring and the sense node, the conduction state of which is controlled based on the determination signal;
A second current control circuit connected between the second power supply wiring and the sense node, the conduction state of which is controlled based on the determination signal;
A fuse element connected between the third power supply wiring and the sense node;
And a rectifier circuit for rectifying a current flowing through the fuse element.
前記整流回路は、前記ヒューズ素子に直列に接続される第1のトランジスタを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the rectifier circuit includes a first transistor connected in series to the fuse element. 前記第1のトランジスタは、前記センスノードと前記ヒューズ素子との間にソース・ドレイン経路と、前記第2の電源配線に接続されるゲート電極とを有するPMOS型のトランジスタであることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   The first transistor is a PMOS transistor having a source / drain path between the sense node and the fuse element and a gate electrode connected to the second power supply line. The semiconductor device according to claim 2. 前記第1のトランジスタは、前記センスノードと前記ヒューズ素子との間にソース・ドレイン経路を有するNMOS型のトランジスタであることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first transistor is an NMOS transistor having a source / drain path between the sense node and the fuse element. 前記第1の電位と前記第3の電位の電位差は、前記第1の電位と前記第2の電位の電位差よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a potential difference between the first potential and the third potential is larger than a potential difference between the first potential and the second potential. 前記判定回路は、入力ノードが前記センスノードに接続されたインバータ回路を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the determination circuit includes an inverter circuit having an input node connected to the sense node. 前記センスノードを前記第1の電位にプリチャージするプリチャージ回路をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, further comprising a precharge circuit that precharges the sense node to the first potential. 前記第1の電流制御回路は、前記第1の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、ゲート電極に前記判定信号が供給される第1導電型の第2トランジスタを含み、
前記第2の電流制御回路は、前記第2の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、ゲート電極に前記判定信号が供給される第2導電型の第3トランジスタを含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体装置。
The first current control circuit includes a second transistor of a first conductivity type connected between the first power supply line and the sense node, and supplied with the determination signal to a gate electrode.
The second current control circuit includes a third transistor of a second conductivity type connected between the second power supply line and the sense node, and supplied with the determination signal to a gate electrode. The semiconductor device according to claim 1.
前記第1の電流制御回路は、前記第1トランジスタに直列に接続され、前記センスノードに流れる電流を制御するバイアストランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the first current control circuit further includes a bias transistor that is connected in series to the first transistor and controls a current flowing through the sense node. 前記第2の電流制御回路は、前記第2トランジスタに直列に接続され、前記判定回路によるセンス動作時において導通状態となるイネーブルトランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項8又は9に記載の半導体装置。   10. The semiconductor according to claim 8, wherein the second current control circuit further includes an enable transistor that is connected in series to the second transistor and is rendered conductive during a sensing operation by the determination circuit. apparatus. 前記判定回路、前記第1の電流制御回路、前記第2の電流制御回路及び前記整流回路からなるセンス回路に対して、前記ヒューズ素子が複数個割り当てられていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の半導体装置。   2. A plurality of fuse elements are assigned to a sense circuit including the determination circuit, the first current control circuit, the second current control circuit, and the rectifier circuit. The semiconductor device according to any one of 10. 前記第2の電位は接地電位であり、前記第3の電位は前記接地電位よりも低い負電位であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the second potential is a ground potential, and the third potential is a negative potential lower than the ground potential. 前記第2の電位は接地電位よりも高い電源電位であり、前記第3の電位は前記電源電位よりも高いことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the second potential is a power supply potential higher than a ground potential, and the third potential is higher than the power supply potential. 所定のアドレスが割り当てられたメモリセルと、
前記メモリセルが不良である場合に置換される冗長メモリセルと、をさらに備え、
前記ヒューズ素子は、前記所定のアドレスを構成するビットの論理レベルを記憶することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の半導体装置。
A memory cell assigned a predetermined address;
A redundant memory cell that is replaced when the memory cell is defective,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the fuse element stores a logic level of a bit constituting the predetermined address.
前記ヒューズ素子は、アンチヒューズであることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the fuse element is an antifuse. それぞれ第1乃至第3の電位が供給される第1乃至第3の電源配線と、
センスノードの電位に基づいて判定信号を生成する判定回路と、
前記第1の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、ゲート電極に前記判定信号が供給される第1導電型の第1トランジスタと、
前記第2の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、ゲート電極に前記判定信号が供給される第2導電型の第2トランジスタと、
前記第3の電源配線と前記センスノードとの間に接続されたアンチヒューズ素子と、
前記アンチヒューズ素子に直列に接続された前記第1導電型の第3トランジスタと、を備え、
前記第1の電位と前記第3の電位の電位差は、前記第1の電位と前記第2の電位の電位差よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
First to third power supply lines to which first to third potentials are respectively supplied;
A determination circuit that generates a determination signal based on the potential of the sense node;
A first conductivity type first transistor connected between the first power supply line and the sense node and having the determination signal supplied to a gate electrode;
A second conductivity type second transistor connected between the second power supply line and the sense node and supplied with the determination signal to a gate electrode;
An antifuse element connected between the third power supply wiring and the sense node;
A third transistor of the first conductivity type connected in series to the antifuse element,
A semiconductor device, wherein a potential difference between the first potential and the third potential is larger than a potential difference between the first potential and the second potential.
前記判定回路は、入力ノードが前記センスノードに接続され、出力ノードが前記第1及び第2トランジスタの前記ゲート電極に接続されたインバータ回路を含むことを特徴とする請求項16に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 16, wherein the determination circuit includes an inverter circuit having an input node connected to the sense node and an output node connected to the gate electrodes of the first and second transistors. . 前記インバータ回路は、前記第1の電位と前記第2の電位との電位差を電源電圧として動作することを特徴とする請求項17に記載の半導体装置。   18. The semiconductor device according to claim 17, wherein the inverter circuit operates using a potential difference between the first potential and the second potential as a power supply voltage.
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